Netty

JDK和Netty字节缓冲的比较

JDK ByteBuffer

• 长度固定：一旦分配完成，容量不能动态扩展和收缩
• 只有一个position指针记录读写位置
• 写byteBuffer的内容，是按position指针当前位置顺序写
• 读取byteBuffer的内容，是读写position到capacity之间的数据
  • 所以读取时必须调用flip()令position为0，才能读到正确数据

Netty ByteBuf

• ByteBuf则是通过两个位置指针来协助缓冲区的读写操作，读操作使用readerIndex、写操作使用writerIndex
• 读操作的时候：readIndex++，读取的内容为，readIndex - writeIndex，但是不会超过writeIndex。 之后0~readIndex的数据视为discard无用，调用discardReadBytes方法可以释放掉。
• 写操作的时候：writeIndex++，write ~ capacity之间的数据都是可以写的

Channel

• 客户端与服务端之间连接的抽象
  • 显示当前通道状态，比如开启状态，连接状态等。
  • 提供通道配置参数，例如设定接收缓冲区的大小。
  • 支持多种IO操作，如读操作、写操作、连接和绑定等。同时，它也可以处理与通道相关联的所有IO事件和请求。

在Netty中，AbstractChannel 是整个家族的基类，它的子类包括 AbstractNioChannel、AbstractOioChannel、AbstractEpollChannel 等，每一种都代表了不同的 I/O 模型和协议类型。常用的 Channel 实现类有：

• NioServerSocketChannel 异步 TCP 服务端。
• NioSocketChannel 异步 TCP 客户端。
• OioServerSocketChannel 同步 TCP 服务端。
• OioSocketChannel 同步 TCP 客户端。
• NioDatagramChannel 异步 UDP 连接。
• OioDatagramChannel 同步 UDP 连接。

attr

Netty中的 Channel.attr() 方法让我们可以在 Channel 上绑定和使用自定义属性。这些属性会在整个 Channel 的生命周期中保持，也就是说，可以在任何时候，任何地方，通过同样的 Channel.attr()方法访问获取到这些属性。

实际上，Attr 是一个接口，Channel 通过类似于 Map 的机制来维护它们。使用 AttributeKey 非常简单，首先我们需要创建一个 AttributeKey 对象，例如：

private static final AttributeKey<Integer> LOGIN_COUNT = AttributeKey.valueOf("loginCount");

上面的代码创建了一个 AttributeKey 对象，它的键名是 “loginCount”，值的类型是 Integer。我们可以在 Channel 上使用 AttributeKey 存储或获取 Integer 类型的属性，例如：

Channel channel = ...; // 获取一个 Channel 对象
channel.attr(LOGIN_COUNT).set(1); // 存储一个 Integer 类型的属性
Integer loginCount = channel.attr(LOGIN_COUNT).get(); // 获取 Integer 类型的属性

获取channel的状态

boolean isOpen(); //如果通道打开，则返回true
boolean isRegistered();//如果通道注册到EventLoop，则返回true
boolean isActive();//如果通道处于活动状态并且已连接，则返回true
boolean isWritable();//当且仅当I/O线程将立即执行请求的写入操作时，返回true。

writeAndFlush流程解析

• write()：将数据写到ChannelOutboundBuffer的缓存中
• flush()：真正将数据写到socket缓冲区

比较两个类的writeAndFlush()

• ChannelHandlerContext :是从 pipeline 链中的当前节点开始往前找到第一个 outBound 类型的 handler 把对象往前进行传播，如果这个对象确认不需要经过其他 outBound 类型的 handler 处理，就使用这个方法
• Channel 是从 pipeline 链中的最后一个 outBound 类型的 handler 开始，把对象往前进行传播，如果你确认当前创建的对象需要经过后面的 outBound 类型的 handler，那么就调用此方法

ChannelGroup

• Netty提供的维护多个Channel的类，提供一些对于Channel的批量操作
• 支持添加、移除、遍历、等操作
• 支持向所有维护的Channel发送信息，信息由于网络原因会乱序

ChannelPipeline

每个Channel都定义了一个ChannelPipeline，底层使用双向链表维护了多个ChannelHandlerContext，一个ChannelHandlerContext维护了一个ChannelHandler，其中ChannelHandler用于处理具体逻辑。

Netty定义的HeadHandler和TailHandler永远位于链表的两端，开发者自定义的ChannelHandler根据插入顺序位于中间位置。

Netty中所有的操作（如：读、写、连接、异常处理等，可以参考LoggingHandler类中对事件的归纳）都被定义为事件，对每一个事件的处理，根据事件类型要么是从链表的头到尾，要么是链表尾到头的流程。

并且Netty对事件模型的处理机制进行了优化，一般一个事件不会经过所有的ChannelHandler，会根据事件的类型跳过一些对该事件不会产生影响的ChannelHandler，但是流程顺序不会改变。如从输出信息时，不会经过ChannelInBoundHandler。

TODO Netty的跳过机制： io.netty.channel.ChannelHandlerMask#isSkippable

ChannelHandlerContext

EventLoop

继承实现关系

特点

• 单线程执行：EventLoop本质是一个只会由一个线程执行的线程池
• 多路复用：即一条线程可以监听多个 Channel，EventLoop 使用底层操作系统提供的 I/O 模型（例如 Java NIO）实现多路复用，从而实现并发处理多个连接的能力。
• 事件驱动：EventLoop 通过监听与 Channel 相关的 I/O 事件（例如读、写、连接等），并将其转化为事件对象（例如 ChannelReadEvent、ChannelWriteEvent 等）进行处理。这种事件驱动模型可以让 Netty 高效地响应 I/O 事件，避免了轮询等不必要的操作。
• 非阻塞操作：EventLoop 中所有的操作都是非阻塞的，包括 I/O 操作和异步任务的执行。这样可以确保整个系统始终处于高效运行状态，并提高了系统的可伸缩性。

EventLoopGroup

本质是个线程池，负责管理一个或多个EventLoop，每个EventLoop负责处理其分配的所有Channel的生命周期中发生的事件

服务端使用时会创建Boss Group和Worker Group，Boss负责监听客户端连接，Worker负责已连接客户端的读写操作

Boss Group监听到新连接请求时，会将其注册到某个EventLoop的Selector上，并将其关联到对于的Channel对象。之后Worker Group将负责处理该已建立连接的全部读写操作

EventLoopGroup支持优雅关闭，调用shutdownGracefully()，将不在接收新任务，旧任务全部完成后安全关闭

ChannelReadEvent等