Netty架構(gòu)設(shè)計(jì)

功能特性

Netty功能特性
  • 傳輸服務(wù)
    支持BIO和NIO
  • 容器集成
    支持OSGI郁轻、JBossMC队秩、Spring笑旺、Guice容器
  • 協(xié)議支持
    HTTP、Protobuf馍资、二進(jìn)制筒主、文本、WebSocket等一系列常見協(xié)議都支持鸟蟹。
    還支持通過實(shí)行編碼解碼邏輯來實(shí)現(xiàn)自定義協(xié)議
  • Core核心
    可擴(kuò)展事件模型乌妙、通用通信API、支持零拷貝的ByteBuf緩沖對象

模塊組件

Bootstrap建钥、ServerBootstrap

Bootstrap意思是引導(dǎo)冠胯,一個(gè)Netty應(yīng)用通常由一個(gè)Bootstrap開始,主要作用是配置整個(gè)Netty程序锦针,串聯(lián)各個(gè)組件荠察,Netty中Bootstrap類是客戶端程序的啟動引導(dǎo)類,ServerBootstrap是服務(wù)端啟動引導(dǎo)類奈搜。

Future悉盆、ChannelFuture

正如前面介紹,在Netty中所有的IO操作都是異步的馋吗,不能立刻得知消息是否被正確處理焕盟,但是可以過一會等它執(zhí)行完成或者直接注冊一個(gè)監(jiān)聽,具體的實(shí)現(xiàn)就是通過Future和ChannelFutures宏粤,他們可以注冊一個(gè)監(jiān)聽脚翘,當(dāng)操作執(zhí)行成功或失敗時(shí)監(jiān)聽會自動觸發(fā)注冊的監(jiān)聽事件。

Channel

Netty網(wǎng)絡(luò)通信的組件绍哎,能夠用于執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)I/O操作来农。
Channel為用戶提供:

  • 當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)連接的通道的狀態(tài)(例如是否打開?是否已連接崇堰?)
  • 網(wǎng)絡(luò)連接的配置參數(shù) (例如接收緩沖區(qū)大形钟凇)
  • 提供異步的網(wǎng)絡(luò)I/O操作(如建立連接涩咖,讀寫,綁定端口)繁莹,異步調(diào)用意味著任何I / O調(diào)用都將立即返回檩互,并且不保證在調(diào)用結(jié)束時(shí)所請求的I / O操作已完成。調(diào)用立即返回一個(gè)ChannelFuture實(shí)例咨演,通過注冊監(jiān)聽器到ChannelFuture上闸昨,可以I / O操作成功、失敗或取消時(shí)回調(diào)通知調(diào)用方薄风。
  • 支持關(guān)聯(lián)I/O操作與對應(yīng)的處理程序

不同協(xié)議饵较、不同的阻塞類型的連接都有不同的 Channel 類型與之對應(yīng),下面是一些常用的 Channel 類型

  • NioSocketChannel村刨,異步的客戶端 TCP Socket 連接
  • NioServerSocketChannel告抄,異步的服務(wù)器端 TCP Socket 連接
  • NioDatagramChannel,異步的 UDP 連接
  • NioSctpChannel嵌牺,異步的客戶端 Sctp 連接
  • NioSctpServerChannel打洼,異步的 Sctp 服務(wù)器端連接

這些通道涵蓋了 UDP 和 TCP網(wǎng)絡(luò) IO以及文件 IO.

Selector

Netty基于Selector對象實(shí)現(xiàn)I/O多路復(fù)用,通過 Selector, 一個(gè)線程可以監(jiān)聽多個(gè)連接的Channel事件, 當(dāng)向一個(gè)Selector中注冊Channel 后逆粹,Selector 內(nèi)部的機(jī)制就可以自動不斷地查詢(select) 這些注冊的Channel是否有已就緒的I/O事件(例如可讀, 可寫, 網(wǎng)絡(luò)連接完成等)募疮,這樣程序就可以很簡單地使用一個(gè)線程高效地管理多個(gè) Channel 。

NioEventLoop

NioEventLoop中維護(hù)了一個(gè)線程和任務(wù)隊(duì)列僻弹,支持異步提交執(zhí)行任務(wù)阿浓,線程啟動時(shí)會調(diào)用NioEventLoop的run方法,執(zhí)行I/O任務(wù)和非I/O任務(wù):

  • I/O任務(wù)
    即selectionKey中ready的事件蹋绽,如accept芭毙、connect、read卸耘、write等退敦,由processSelectedKeys方法觸發(fā)。
  • 非IO任務(wù)
    添加到taskQueue中的任務(wù)蚣抗,如register0侈百、bind0等任務(wù),由runAllTasks方法觸發(fā)翰铡。

兩種任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間比由變量ioRatio控制钝域,默認(rèn)為50,則表示允許非IO任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間與IO任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間相等锭魔。

NioEventLoopGroup

NioEventLoopGroup例证,主要管理eventLoop的生命周期,可以理解為一個(gè)線程池赂毯,內(nèi)部維護(hù)了一組線程战虏,每個(gè)線程(NioEventLoop)負(fù)責(zé)處理多個(gè)Channel上的事件拣宰,而一個(gè)Channel只對應(yīng)于一個(gè)線程党涕。

ChannelHandler

ChannelHandler是一個(gè)接口烦感,處理I / O事件或攔截I / O操作,并將其轉(zhuǎn)發(fā)到其ChannelPipeline(業(yè)務(wù)處理鏈)中的下一個(gè)處理程序膛堤。
ChannelHandler本身并沒有提供很多方法手趣,因?yàn)檫@個(gè)接口有許多的方法需要實(shí)現(xiàn),方便使用期間肥荔,可以繼承它的子類:

  • ChannelInboundHandler用于處理入站I / O事件
  • ChannelOutboundHandler用于處理出站I / O操作

或者使用以下適配器類:

  • ChannelInboundHandlerAdapter用于處理入站I / O事件
  • ChannelOutboundHandlerAdapter用于處理出站I / O操作
  • ChannelDuplexHandler用于處理入站和出站事件

ChannelHandlerContext

保存Channel相關(guān)的所有上下文信息绿渣,同時(shí)關(guān)聯(lián)一個(gè)ChannelHandler對象

ChannelPipline

保存ChannelHandler的List,用于處理或攔截Channel的入站事件和出站操作燕耿。 ChannelPipeline實(shí)現(xiàn)了一種高級形式的攔截過濾器模式中符,使用戶可以完全控制事件的處理方式,以及Channel中各個(gè)的ChannelHandler如何相互交互誉帅。

下圖引用Netty的Javadoc4.1中ChannelPipline的說明淀散,描述了ChannelPipeline中ChannelHandler通常如何處理I/O事件。 I/O事件由ChannelInboundHandler或ChannelOutboundHandler處理蚜锨,并通過調(diào)用ChannelHandlerContext中定義的事件傳播方法(例如ChannelHandlerContext.fireChannelRead(Object)和ChannelOutboundInvoker.write(Object))轉(zhuǎn)發(fā)到其最近的處理程序档插。

image

入站事件由自下而上方向的入站處理程序處理,如圖左側(cè)所示亚再。 入站Handler處理程序通常處理由圖底部的I / O線程生成的入站數(shù)據(jù)郭膛。 通常通過實(shí)際輸入操作(例如SocketChannel.read(ByteBuffer))從遠(yuǎn)程讀取入站數(shù)據(jù)。

出站事件由上下方向處理氛悬,如圖右側(cè)所示则剃。 出站Handler處理程序通常會生成或轉(zhuǎn)換出站傳輸,例如write請求如捅。 I/O線程通常執(zhí)行實(shí)際的輸出操作棍现,例如SocketChannel.write(ByteBuffer)。

在 Netty 中每個(gè) Channel 都有且僅有一個(gè) ChannelPipeline 與之對應(yīng), 它們的組成關(guān)系如下:

image

一個(gè) Channel 包含了一個(gè) ChannelPipeline, 而 ChannelPipeline 中又維護(hù)了一個(gè)由 ChannelHandlerContext 組成的雙向鏈表, 并且每個(gè) ChannelHandlerContext 中又關(guān)聯(lián)著一個(gè) ChannelHandler伪朽。入站事件和出站事件在一個(gè)雙向鏈表中轴咱,入站事件會從鏈表head往后傳遞到最后一個(gè)入站的handler,出站事件會從鏈表tail往前傳遞到最前一個(gè)出站的handler烈涮,兩種類型的handler互不干擾朴肺。

參考:
再有人問你Netty是什么,就把這篇文章發(fā)給他


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