摘要

要求已经掌握了Java编程，主要技术构成: · Java 0OP编程、Java多线程编程、JavaIO编程、Java网络编程、常用的Java设计模式(比如观察者模式，命令模式，职责链模式)、常用的数据结构(比如链表)。

Netty

Netty是由JBOSS提供的一个Java开源框架，现为Github上的独立项目。Netty是一个异步的、基于事件驱动的网络应用框架，用以快速开发高性能、高可靠性的网络IO程序。Netty主要针对在TCP协议下，面向Clients端的高并发应用，或者Peer-to-Peer场景下的大量数据持续传输的应用。Netty本质是一个NIO框架，适用于服务器通讯相关的多种应用场景要透彻理解Netty ,需要先学习NIO，这样我们才能阅读Netty的源码。

Netty的应用场景

互联网行业:在分布式系统中，各个节点之间需要远程服冬调用，高性能的RPC框架必不可少，Netty 作为异步高性能的通信框架，往往作为基础通信组件被这些RPC框架使用。

典型的应用有:阿里分布式服务框架Dubbo的RPC框架使用Dubbo协议进行节点间通信，Dubbo协议默认使用Netty 作为基础通信组件，用于实现各进程节点之间的内部通信。

无论是手游服务端还是大型的纲络游戏，Java语言得到了越来越广泛的应用，Netty 作为高性能的基础通信组件，提供了TCP/UDP和HTTP协议栈，方便定制和开发私有协议栈，账号登录服务器地图服务器之间可以方便的通过Netty进行高性能的通信。

经典的Hadoop 的高性能通信和序列化组件(AVRO实现数据文件共享)的RPC框架，默认采用Netty进行跨界点通信，它的 Netty Service基于Netty框架二次封装实现。

I/O模型的原理

/O模型简单的理解:就是用什么样的通道进行数据的发送和接收，很大程度上决定程序通信的性能

Java共支持3种网络编程模型/O模式:BIO、NIO、AIO

Java BIO:同步并阻塞(传统阻塞型)，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销。

Java NIO:同步非阻塞，服务器实现模式为一个线程处理多个请求(连接)，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有IO请求就进行处理。

?Java AIO(NIO.2):异步非阻塞，AlO引入异步通道的概念，采用了Proactor模式，简化了程序编写，有效的请求才启动线程，它的特点是先由操作系统完成后才通知服务端程序启动线程去处理，一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用。

BIO、NIO、AIO适用场景分析

1) BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择，但程序简单易理解。

2)NIO方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，弹幕系统,服务器间通讯等。编程比较复杂，JDK1.4开始支持。

3) AIO方式使用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构，比如相册服务器，充分调用OS参与并发操作，编程比较复杂，JDK7开始支持。

BIO原理

Java BIO就是传统的java io编程，其相关的类和接口在java.io

BIO(blocking l/0):同步阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，可以通过线程池机制改善。BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高,并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择，程序简单易理解

BIO的流程

服务器端启动一个serverSocket客户端启动Socket
客户端发出请求后,默认情况下服务器端需要对每个客户建立一个线程与之通讯
客户端发出请求后,先咨询服务器是否有线程响应，如果没有则会等待，或者被拒绝
如果有响应，客户端线程会等待请求结束后,在继续执行

package com.zhuangxiaoyan.nio.bio;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;

import static java.util.concurrent.Executors.*;

/**
 * @Classname BIOServer
 * @Description TODO
 * @Date 2021/10/28 22:34
 * @Created by xjl
 */
public class BIOServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //线程池机制

        //思路
        //1 创建一个线程
        //2．如果有客户端连接，就创建一个线程，与之通讯(单独写一个方法)
        ExecutorService newCachedThreadPool = newCachedThreadPool();

        //创建一个serversocket
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
        System.out.println("服务器启动");
        while (true) {
            //监听 等待客户端连接
            System.out.println("准备连接…………");
            final Socket socket = serverSocket.accept();//阻塞
            System.out.println("连接到了一个客户端");
            //创建一个线程
            newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {//重写
                    //可以和客户端进行的通信
                    handler(socket);
                }
            });
        }
    }

    //编写一个handLer方法，和客户端通讯
    public static void handler(Socket socket) {
        try {
            System.out.println("线程信息" + Thread.currentThread().getId() + "线程的名字=" + Thread.currentThread().getName());
            byte[] bytes = new byte[1024];
            //通过socket 获取输入流
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            //循环读取客户端发送的数据
            while (true) {
                //阻塞
                System.out.println("准备读取数据…………");
                int read = inputStream.read(bytes);
                if (read != -1) {
                    System.out.println(new String(bytes, 0, read));
                } else {
                    break;
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("关闭连接");
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

BIO存在的问题

每个请求都需要创建独立的线程，与对应的客户端进行数据Read，业务处理，数据Write。
当并发数较大时，需要创建大量线程来处理连接，系统资源占用较大。
连接建立后，如果当前线程暂时沿有数据可读，则线程就阻塞在Read操作上，造成线程资源浪费

Java NIO基本介绍

Java NIO全称java non-blocking lO，是指JDK提供的新API。从JDK1.4开始，Java提供了一系列改进的输入/输出的新特性，被统称为NIO(即New lO)，是同步非阻塞的。
NIO相关类都被放在java.nio包及子包下，并且对原java.io包中的很多类进行改写。
NioBasiczip，NIO有三大核心部分:Channel(通道)，Buffer(缓冲区),Selector(选择器)
NIO是面向缓冲区，或者面向块编程的。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动，这增加了处理过程中的灵活性，使用它可以提供非阻塞式的高伸缩性网络。
Java NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取，而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。非阻塞写也是如此，一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。
通俗理解:NIO是可以做到用一个线程来处理多个操作的。假设有10000个请求过来,根据实际情况，可以分配50或者100个线程来处理。不像之前的阻塞IO那样，非得分配10000个。
HTTP2.0使用了多路复用的技术，做到同一个连接并发处理多个请求，而且并发请求的数量比HTTP1.1大了好几个数量级。

NIO的Selector .Channel和 Buffer的关系

每个channel都会对应一个Buffer
Selector 对对应一个线程，一个线程对应多个channel(连接)该图反应了有三个channel注册到该selector /程序
程序切换到哪个channel是有事件决定的, Event就是一个重要的概念Selector会根据不同的事件，在各个通道上切换
Buffer就是一个内存块工底层是有一个数组。
数据的读取写入是通过Buffer,这个和BIO , BIO中要么是输入流，或者是输出流,不能双向，但是NIO的Buffer是可以读也可以写,需要flip方法切换
channel是双向的,可以返回底层操作系统的情况,比如Linux ，底层的操作系统通道就是双向的.

package com.zhuangxiaoyan.nio.buffer;

import javax.swing.*;
import java.nio.IntBuffer;

/**
 * @Classname BasicBuffer
 * @Description TODO
 * @Date 2021/10/28 23:04
 * @Created by xjl
 */
public class BasicBuffer {
    public static void main(String[] args) {
        //穿件一个buffer 大小是5 即为存放是5个int
        IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(5);
        //数据的存放
        for (int i = 0; i < intBuffer.capacity(); i++) {
            intBuffer.put(i * 2);
        }
        //如何将buffer的数据读取出来
        intBuffer.flip();
        //如何将的buffer的数据读取出来
        while (intBuffer.hasRemaining()) {
            System.out.println(intBuffer.get());
        }
    }
}