Netty簡述

Netty是一個高性能的網(wǎng)絡編程框架。

上面提到了幾個關鍵的字眼廷粒，高性能窘拯，網(wǎng)絡編程，框架坝茎。這些概括Netty的本質(zhì)涤姊。

Netty是一個NIO客戶端服務器框架，可以快速輕松地開發(fā)協(xié)議服務器和客戶端等網(wǎng)絡應用程序嗤放。它極大地簡化并簡化了TCP和UDP套接字服務器等網(wǎng)絡編程思喊。

“快速簡便”并不意味著最終的應用程序會受到可維護性或性能問題的影響。Netty經(jīng)過精心設計次酌，具有豐富的協(xié)議恨课，如FTP舆乔，SMTP，HTTP以及各種二進制和基于文本的傳統(tǒng)協(xié)議庄呈。因此蜕煌，Netty成功地找到了一種在不妥協(xié)的情況下實現(xiàn)易于開發(fā)，性能诬留，穩(wěn)定性和靈活性的方法斜纪。

先來簡單看一下Netty的架構(gòu)圖：

從圖中可以看出，Netty的架構(gòu)分為三塊文兑，核心（Core）盒刚，通信服務（Transport Services）還有各種協(xié)議（Protocol Support）。我們想象將來要學習的內(nèi)容都和這些有關系绿贞。通過架構(gòu)圖對其有個基本印象因块。

Linux? I/O 模型

在Linux中，將I/O模型分為五種類型：

1. 阻塞式?I/O 模型

2. 非阻塞式?I/O 模型

3.?I/O 復用

4. 信號驅(qū)動式?I/O??

5. 異步??I/O?

Linux中的I/O流程概括來說可以分為兩步：

1>等待數(shù)據(jù)準備好（Waiting for the data to be ready）

2>從內(nèi)核向進程復制數(shù)據(jù)（Copying the data from the kernel to the process）

來看下面的圖片：

從上面的流程可以看出籍铁，首先是內(nèi)核空間把數(shù)據(jù)從硬件（磁盤）中讀到內(nèi)核空間的緩沖區(qū)中涡上，進行這一步操作時，數(shù)據(jù)處于內(nèi)核態(tài)拒名，通過磁盤驅(qū)動器吩愧，把數(shù)據(jù)從磁盤讀到內(nèi)核緩沖區(qū)來。下一步是把數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩沖區(qū)拷貝到用戶空間的緩沖區(qū)增显，數(shù)據(jù)由內(nèi)核態(tài)變?yōu)橛脩魬B(tài)雁佳。

知識普及：Linux中的程序大致運行在兩個空間，自己的程序運行在用戶空間同云，用戶空間的權(quán)限有限糖权，相對的另外一個空間是內(nèi)核空間，比如驅(qū)動程序或者一些核心的系統(tǒng)調(diào)用都是在內(nèi)核空間完成的炸站。我們的I/O操作當在一個用戶空間做系統(tǒng)調(diào)用的時候星澳，數(shù)據(jù)會自動從用戶態(tài)變到內(nèi)核態(tài)來進行操作，完成了以后再從內(nèi)核空間拷貝到用戶空間旱易。這種狀態(tài)的切換是為了保證安全禁偎。比如在我們32位的操作系統(tǒng)中，大部分是4G的內(nèi)存咒唆，一般前面一個G主要是內(nèi)核態(tài)使用届垫，后面三個G是用戶態(tài)使用。

阻塞式?I/O 模型

阻塞式I/O是我們最常見的一種IO全释，當我們發(fā)起一個IO請求之后装处，開始進行系統(tǒng)調(diào)用，數(shù)據(jù)變?yōu)閮?nèi)核態(tài)，這兩個階段是一直處于阻塞的妄迁。數(shù)據(jù)開始從磁盤拷貝到內(nèi)核空間寝蹈，處理完后再從內(nèi)核空間拷貝到應用空間，數(shù)據(jù)變?yōu)橛脩魬B(tài)登淘。這整個的過程涉及到的所有程序線程都是在等待狀態(tài)箫老。比如我們Java普通的Socket編程，就是這樣一個流程黔州。整個過程中數(shù)據(jù)沒有完成前耍鬓，接收方都是出于等待狀態(tài)，這就是阻塞式IO模型流妻。明顯可見效率不會高牲蜀。

非阻塞式?I/O 模型

這種方式的特點是調(diào)用的時候不會等待（也就是不會阻塞），系統(tǒng)如果沒有數(shù)據(jù)绅这，就會立刻告訴你現(xiàn)在沒數(shù)據(jù)涣达，會立刻返回，然后由調(diào)用方自己去問現(xiàn)在有沒有证薇，如果沒有就下次再問有沒有度苔，相當于不斷去輪詢結(jié)果，直到某個時刻被告知有結(jié)果了浑度，這個時候數(shù)據(jù)已經(jīng)從磁盤拷貝到內(nèi)核空間了寇窑，數(shù)據(jù)也處于內(nèi)核態(tài)，就差最后從內(nèi)核態(tài)拷貝到用戶空間俺泣，但是疗认，從內(nèi)核空間拷貝到用戶空間完残，讓數(shù)據(jù)從內(nèi)核態(tài)變?yōu)橛脩魬B(tài)伏钠，這個過程在非阻塞式?I/O 模型中，也是阻塞的谨设！所以效率也不會太高熟掂。

I/O 復用模型

復用的意思是，系統(tǒng)一次去查看多個io的進度扎拣，看哪一個有了結(jié)果赴肚，對于有結(jié)果的，就開始執(zhí)行下面從內(nèi)核空間拷貝到用戶空間的操作二蓝，這個模型和上面非阻塞式?I/O 模型的區(qū)別是誉券，非阻塞式?I/O 模型一次只看一個結(jié)果好了沒有，而IO復用模型一次可以查看多個刊愚，一次監(jiān)控一批系統(tǒng)調(diào)用好了沒有踊跟，這是復用模型的特點。在一定程度上鸥诽，能提高一些效率商玫。

信號驅(qū)動式?I/O 模型

在Linux系統(tǒng)中箕憾，有一種信號機制，也就是說調(diào)用方可以注冊一個信號拳昌，當系統(tǒng)調(diào)用完成之后袭异，可以通知這個信號，那注冊信號的人就會知道這個請求已經(jīng)完成了炬藤，這種信號機制應用在IO當中就是信號驅(qū)動式IO御铃。這樣就不是查看結(jié)果是否好了，而是被通知的一種方式沈矿。不過通知后畅买，從內(nèi)核態(tài)到用戶態(tài)這個過程還是阻塞的。純異步的模型就是下面要說的這個细睡。

異步??I/O模型

這種模型是真正的純異步的IO模型谷羞，當開始系統(tǒng)調(diào)用，數(shù)據(jù)從磁盤讀到內(nèi)核空間溜徙，并且從內(nèi)核態(tài)已經(jīng)拷貝到了用戶態(tài)之后湃缎，整個流程已經(jīng)完成了，然后在進行回調(diào)蠢壹，通知調(diào)用方嗓违。主要的區(qū)別在于不是在內(nèi)核空間中完成了就通知，而是由內(nèi)核空間到了用戶空間后再通知图贸，沒有任何阻塞的過程蹂季，是一種更加徹底的異步IO。

各種I/O模型之間的比較

阻塞式IO就是發(fā)起調(diào)用之后疏日，就一直阻塞偿洁，在等著，直到整個IO完成沟优。在這個過程當中涕滋，進程是不能干任何事情的。都在等待挠阁。

非阻塞式IO就是宾肺，進程會主動去問好了沒，好了沒侵俗，好了沒锨用。。隘谣。直到得到回復好了增拥，然后發(fā)起讀請求，把數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間拷貝到用戶空間跪者。這個過程是阻塞的棵帽。

IO復用模型渣玲，就是每次都查看多個結(jié)果好了沒逗概，如果發(fā)現(xiàn)n個當中有一兩個有了結(jié)果，就返回忘衍，有結(jié)果的這些開始拷貝逾苫。

信號驅(qū)動式IO模型，就是等數(shù)據(jù)拷貝到內(nèi)核空間再通知枚钓，前面這段時間可以做別的事情铅搓，等內(nèi)核空間準備好了，通知搀捷，再把數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間拷貝到用戶空間星掰。

異步IO模型，就是發(fā)起調(diào)用后就徹底不管了嫩舟，等數(shù)據(jù)好了后從內(nèi)核空間拷貝到用戶空間了氢烘，再進行通知，整個過程沒有阻塞的步驟家厌。

從比較重來看播玖，異步IO從理論上來看是最好的，不存在任何阻塞的時間饭于，系統(tǒng)資源理論上可以得到充分利用蜀踏。

同步VS異步

lPOSIX標準將同步I/O和異步I/O定義為：

同步I/O操作：導致請求進程阻塞，直到I/O操作完成掰吕。

異步I/O操作：不導致請求進程阻塞果覆。

從定義上看，只有最后的異步IO模型是真正的異步畴栖，前面四種都達不到真正的異步随静。但是目前來看八千，純異步的IO一直都不太成熟吗讶，比較混亂，沒有一個標準的解決方案恋捆。用的最多的還是IO復用模型照皆，這個是目前為止比較成熟的一個模型。

在Java中沸停，我們用的最多的Socket網(wǎng)絡編程膜毁，就是阻塞式IO模型，后來的NIO就是IO復用模型，在Java中不支持信號驅(qū)動模型瘟滨。Java的NIO2.0候醒，也叫AIO，提供了純異步的IO模型杂瘸，但是現(xiàn)在的異步IO模型還不是很成熟倒淫，所以用的最多的就是NIO册招，也就是IO復用模型沉桌。? ??

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