Netty(十六)——总体之览

- 日理万妓 2022-04-08 12:17 214阅读 0赞

在前边我们查看了Netty核心类功能及一些源码的查看分析，这篇我们从总体架构的视角来看看Netty是什么样的，方便更好的理解。先简单总结一下Netty的核心类：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> ByteBuf </td> 
 <td> 网络数据的基本单位总是字节，Java NIO 提供了ByteBuffer作为它的字节容器，但是其过于复杂且繁琐。Netty的ByteBuf替代ByteBuffer，一个强大的实现，即解决了JDK API的局限性，又为网络应用程序的开发者提供了更好的API。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> Channel </td> 
 <td> Netty网络操作抽象类，聚合了一组功能，包括但不限于网络的读写，客户端发起连接，主动关闭连接，链路关闭，获取通信双方的网络地址等，也可以获取本身的EventLoop，获取缓冲分配区的ByteBufAllocator和pipeline等。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ChannelPipeline </td> 
 <td> 利用职责链模式，是Channel的数据在此管道中进行传递扭转。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ChannelHandler </td> 
 <td> 具体业务处理，挂在ChannelPipeline，在数据传递扭转的过程中，在不同的节点进行不同的业务处理。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> EventLoop </td> 
 <td> Netty通过Reactor多线程模式，通过线程池分离、多路复用、异步回调，串行处理等方式使Netty的性能大大提高。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> Future </td> 
 <td> 利用多线程的异步调用，异步通知，来取代同步返回，使性能大大提高。 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

总结一句话：Reactor模式中线程池中的线程EventLoop，将消息内容从Channel中获取，存在缓冲区ByteBuf中，在ChannelPipeline进行流转，被不同的ChannelHandler进行相对业务的处理，利用Future进行异步回调通知，将处理好的消息，写入到Channel进行发射出去。

下边看下这篇的简单思维导图：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpdWppYWhhbjYyOTYyOQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

**      一，Netty逻辑架构**：看下经典的这张图：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpdWppYWhhbjYyOTYyOQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

** 1，Reactor通讯调度层：**

由Reacotr线程NioEventLoop及其父类，NioSocketChannel/NioServerSocketChannel及其父类，ByteBuf、Unsafe等等各种类来组合完成。主要解决了监听网络的读写和连接操作，将网络层的数据读取到缓冲区中，然后触发各种网络事件，例如：连接创建、连接激活，读事件，写事件等，并将这些触发事件发送到Pipeline中，进行后期的流转处理。

**2，职责链层——ChannelPipeline：**

负责事件在职责链中有序的传播，同时可以动态的编排职责链，可以选择监听和处理自己关心的事件，拦截向前、向后传播的事件。

** 3，业务逻辑编排层——ChannelHandler：**

业务逻辑编排层通常有两类：一是纯粹的业务处理逻辑编排；二是其他应用层协议插件，用于特定协议相关的会话和链路管理（暂时理解不够）。这层也是我们开发人员关心并编写实现的。

**二，架构质量保证：**

1，高性能设计：

<table> 高性能设计 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> &nbsp;1，采用异步非阻塞的I/O类库，基于Reactor模式实现，解决了传统BIO模式下一个服务端无法平滑的处理线性增长的客户端问题； </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 2，TCP接收和发送缓冲区使用直接内存代替堆内存，避免内存复制，提升I/O读取和写入的性能； </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 3，支持通过利用内存池的方式循环利用ByteBuf，避免了频繁创建和销毁ByteBuf带来的性能损耗； </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 4，可配置的I/O线程和TCP参数，为不同化用户场景提供定制化的参数调优，满足不同的性能场景； </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 5，采用环形数组缓冲区实现无锁化并发编程，代替传统的线程安全容器或者锁； </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 6，合理使用线程安全容器，原子类等，提升系统的并发处理能力； </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 7，关键资源处理采用单线程串行化处理方式，避免多线程并发访问，带来的锁竞争和额外的CPU资源消耗； </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 8，通过引用计数器及时申请释放不再被引用的对象，细粒度的内存管理，降低了GC的频率，减少了频繁GC带来的延时和CPU损耗 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

2，可靠性设计：

<table> 可靠性设计 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1，链路有效性检测： </td> 
 <td> a，读空闲超时心跳检测机制； b，写空闲超时心跳检测机制 c，用户订阅相关事件，自定义处理机制 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 2，内存保护机制： </td> 
 <td> a，通过对象引用计数器对Netty的ByteBuf等内置对象进行细粒度的内存申请和释放，对非法的对象引用进行检测和保护； b，通过内存池来重用ByteBuf，节省内存； c，可设置的内存容量上限，包括ByteBuf、线程池线程数等。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 3，优雅停机： </td> 
 <td>Netty中线程、Channel、Unsafe、ChannelPipeline、ChannelHandler等关闭的时候都会释放占用的相关资源。例如将缓冲区的消息处理完或者清空，将待刷新的数据持久化到磁盘或者数据库中等结束后，在进行退出。</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

3，可定制性：

<table> 可定制性设计 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td>1，责任链模式：ChannelPipeline，便于业务逻辑的拦截、定制和扩展。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>2，基于接口的开发：关键的类库都提供了接口或者抽象类，用户可以方便的自定义实现相关的接口而替代原生的。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>3，提供了大量的工厂类，通过重载这些工厂类可以按需创建用户实现的对象。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>4，提供了大量的系统参数供用户按需配置，增强系统的场景适应性。</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

4，可扩展性：用户可以方便的利用Netty扩展自己的东西。

当然Netty当中对多线程的运用也是炉火纯青，synchronized、lock、volatitle、CAS，线程的交互，线程的相互交互控制等。

综上，为Netty的总体大概，学习其优点，学习其设计思想，学习其设计时思考问题的点。好了，继续……

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpdWppYWhhbjYyOTYyOQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220405/da4c737bf2a044a5835b8f9effe834c5.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpdWppYWhhbjYyOTYyOQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220405/407007056eb54816aaa324d0f7ee090d.png