聽說96.5%的程序員都沒用過Netty
Netty介紹
Netty是一個基于Java的高性能網絡應用框架，封裝了Java NIO的復雜性，提供了簡單而強大的網絡編程API，使得開發者能夠更方便地開發網絡應用程序。
所以說學習Netty前先理解一下Java NIO是很有必要的，不然云里霧里的。
Netty有多優秀呢？包括但不限于以下幾點
高性能的IO處理
如果基于Java NIO開發一個成熟的應用，要非常注意如ByteBuffer內存泄漏、Channel注冊連接、線程管理等問題。
而Netty能夠更好地處理連接管理、線程模型和內存管理等方面的問題，提供更高的吞吐量和更低的延遲。
強大的功能擴展
如果基于Java NIO寫一個HTTP協議、Websocket協議，那我們需要考慮格式、編解碼問題。
而Netty提供了豐富的擴展點，比如編解碼器、處理器和攔截器等，開發人員可以通過不同的配置搭建HTTP、WebSocket、TCP和RTSP等協議，也可以輕松地添加編解碼器，實現自定義協議。
可靠性和穩定性
Netty具有良好的容錯能力和穩定性，能夠處理各種網絡故障和異常情況，并提供了多種容錯和恢復機制，如斷線重連和心跳機制等。
總的來說，開發人員在開發網絡應用程序時，使用Netty能夠更專注于業務邏輯。
下圖為Netty所支持的功能
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Netty發展歷程
為了進一步了解Netty，這里介紹一下Netty的前世今生。
- 2004年：Netty的前身Jboss Netty項目在JBoss公司內部啟動，目標是提供一個可擴展的、易用的網絡編程框架。
- 2008年：Netty項目在JBoss公司內部開源，并發布了第一個公開版本Netty 3.0。該版本主要針對TCP和HTTP協議進行了支持。
- 2011年：Netty 3.2發布，引入了更多的特性和改進，包括更好的性能和更靈活的API設計。
- 2012年：Netty 4.0發布，這是一個重大的里程碑版本。在這個版本中，Netty進行了全面的重構和優化，引入了新的API設計和更高級的特性。
- 2013年：Netty 4.0獲得了廣泛的認可和采用，并成為了許多大型互聯網公司和項目的首選網絡編程框架。同年底發布了5.0.0.Alpha1，目標是對Netty 4改進和優化。
- 2015年：Netty 5在開發過程中遇到了一些挑戰和技術難題，決定暫停Netty 5的開發，并將重心轉移到Netty 4的改進和維護上。
- 2016年：Netty 4.1發布，基于4.0版本進一步改進和優化，提供了更好的性能和更多的功能。
目前有很多知名的項目都選用了Netty作為網絡通信的基礎，比如知名的RPC框架Dubbo、gRPC，消息隊列Kafka、RocketMQ，搜索引擎Elasticsearch等，所以當學習了解這些項目時，Netty會作為一個加分項。
Netty核心組件
因為Netty是基于Java NIO封裝的，更加的抽象，要使用Netty進行開發，必須要熟悉Netty中的幾個核心組件，下面一一介紹：
- Channel（通道）：與Java NIO中的SocketChannel一樣，可以進行數據的讀取和寫入。
- EventLoop（事件循環）：EventLoop是Netty的事件處理機制，它負責處理各種事件，包括連接的建立與關閉、數據的讀取與寫入等。可以理解成Java NIO中的Selector監聽socket的事件，只不過Netty是多線程處理，后面代碼中有體現。
- ChannelHandler（通道處理器）：用來處理Channel中的事件和數據的組件，例如對數據編解碼、業務邏輯處理等。Netty提供了許多內置的ChannelHandler，用于處理網絡連接和I/O操作。以下是一些常用的ChannelHandler：
ChannelInboundHandler：用于處理入站事件，例如連接建立、數據讀取等。
ChannelOutboundHandler：用于處理出站事件，例如數據寫入、連接關閉等。
SimpleChannelInboundHandler：繼承自ChannelInboundHandler，簡化了消息處理的邏輯。
SimpleChannelOutboundHandler：繼承自ChannelOutboundHandler，簡化了消息發送的邏輯。
HttpServerCodec：它負責處理 HTTP 請求和響應的編解碼。
HttpObjectAggregator：將 HTTP 請求的多個部分合并成一個完整的 FullHttpRequest。
WebSocketServerProtocolHandler：處理 WebSocket 協議的握手和幀的編解碼。
- ChannelPipeline（通道管道）：ChannelPipeline是一個事件處理器鏈，用于管理和執行ChannelHandler，每個Channel都有一個對應的Pipeline，當數據進入或離開Channel時，會經過Pipeline中的一系列ChannelHandler進行處理。
- ByteBuf（字節緩沖區）：ByteBuf是Netty中的字節容器，用于高效地存儲和傳輸字節數據。與Java NIO的ByteBuffer相比，ByteBuf提供了更靈活的API和更高效的內存管理。
- Future（異步操作結果）：Netty中的操作都是異步的，Future用來獲取操作的狀態和結果。
- Bootstrap（引導類）：Bootstrap是啟動客戶端的類，負責配置和啟動客戶端的相關組件。
- ServerBootstrap（服務器引導類）：ServerBootstrap是創建和啟動服務器的類，用于配置和管理服務器的各個組件。
Netty 編程示例
HTTP請求報文格式
下面以HTTP協議為例，用Netty編寫一個HTTP服務器。
在這之前，我們先用上篇文章的NIOServer接收一下瀏覽器的請求，大概是這樣的：
HTTP請求格式
可以看到接收到了一個HTTP請求的報文數據，有請求行、請求頭和請求主體，這時候也能看到瀏覽器返回的響應是：ERR_INVALID_HTTP_RESPONSE，發送的響應無效。
為什么？這是因為NIOServer中的輸出格式HTTP協議不認識。
實現HTTP服務器
所以如果使用Java NIO實現一個HTTP服務器，需要處理很多的工作，但是如果用Netty實現一個HTTP服務器非常簡單，直接上代碼：
Netty實現HTTP服務器
運行這個示例后，你可以使用瀏覽器或者其他工具發送HTTP請求到 http://localhost:8080 ，一個HTTP服務器就誕生了，非常簡單。
示例代碼說明
接下來對代碼進行講解：
代碼中的b.group(bossGroup, workerGroup)意思是有兩個線程組會去處理服務器中的IO事件，bossGroup只用一個線程來專門負責監聽服務端的端口，接收客戶端連接請求，并將連接分配給 workerGroup 中的 EventLoop 進行處理。
workerGroup負責處理已接收的連接的 I/O 事件，將請求解碼、處理業務邏輯以及發送響應等操作都交給 EventLoop 來處理。這個是典型的主從Reactor模式，通過將連接的接收和處理分離到不同的線程池中，可以提高網絡應用程序的性能，模型如下。
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NioServerSocketChannel是指定服務器的Channel類型，還有NioDatagramChannel等類型，取決于應用場景。
.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))是為bossGroup指定一個通道處理器，記錄進出 Channel 的數據流，將相關信息打印到日志中，便于排查。
.childHandler()則是為workerGroup中的EventLoop配置處理器，比如請求解碼、處理業務邏輯以及發送響應。
ChannelPipeline就是添加具體的通道處理器，代碼中的HttpServerCodec、HttpObjectAggregator處理器都是用來處理HTTP請求的編解碼，SimpleChannelInboundHandler則是拿到經過多個處理器的數據流后進行業務邏輯及響應。
總結
Netty是一個非常優秀的、強大的、高性能的網絡通信框架，在這個互聯網飛速發展的時代，我們需要了解并且使用像這樣的優秀的框架，幫助我們快速開發應用，在使用它的同時要知其原理，也可以在業務中進行創新，就像Dubbo、gRPC、Zookeeper一樣采用Netty成為與其一樣優秀的框架。
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