Netty和Mina是Java世界非常知名的通訊框架。它們都出自同一個作者，Mina誕生略早，屬于Apache基金會，而Netty開始在Jboss名下，后來出來自立門戶netty.io。關(guān)于Mina已有@FrankHui的Mina系列文章，我正好最近也要做一些網(wǎng)絡(luò)方面的開發(fā)，就研究一下Netty的源碼，順便分享出來了。
Netty目前有兩個分支：4.x和3.x。4.0分支重寫了很多東西，并對項(xiàng)目進(jìn)行了分包，規(guī)模比較龐大，入手會困難一些，而3.x版本則已經(jīng)被廣泛使用。本系列文章針對netty 3.7.0 final。3.x和4.0的區(qū)別可以參考這篇文章：http://www.oschina.net/translate/netty-4-0-new-and-noteworthy?print。
大概用Netty的，無論新手還是老手，都知道它是一個“網(wǎng)絡(luò)通訊框架”。所謂框架，基本上都是一個作用：基于底層API，提供更便捷的編程模型。那么"通訊框架"到底做了什么事情呢？回答這個問題并不太容易，我們不妨反過來看看，不使用netty，直接基于NIO編寫網(wǎng)絡(luò)程序，你需要做什么(以Server端TCP連接為例，這里我們使用Reactor模型)：
建立線程是一個比較耗時(shí)的操作，同時(shí)維護(hù)線程本身也有一些開銷，所以我們會需要多線程機(jī)制，幸好JDK已經(jīng)有很方便的多線程框架了，這里我們不需要花很多心思。
此外，因?yàn)門CP連接的特性，我們還要使用連接池來進(jìn)行管理：
想想就覺得很復(fù)雜了！實(shí)際上，基于NIO直接實(shí)現(xiàn)這部分東西，即使是老手也容易出現(xiàn)錯誤，而使用Netty之后，你只需要關(guān)注邏輯處理部分就可以了。
這里我們引用Netty的example包里的一個例子，一個簡單的EchoServer，它接受客戶端輸入，并將輸入原樣返回。其主要代碼如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | public void run() { // Configure the server. ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap( new NioServerSocketChannelFactory( Executors.newCachedThreadPool(), Executors.newCachedThreadPool())); // Set up the pipeline factory. bootstrap.setPipelineFactory(new ChannelPipelineFactory() { public ChannelPipeline getPipeline() throws Exception { return Channels.pipeline(new EchoServerHandler()); } }); // Bind and start to accept incoming connections. bootstrap.bind(new InetSocketAddress(port));} |
這里EchoServerHandler是其業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)者，大致代碼如下：
還是挺簡單的，不是嗎？
完成了以上一段代碼，我們算是與Netty進(jìn)行了第一次親密接觸。如果想深入學(xué)習(xí)呢？
首先推薦Netty的官方User Guide：http://netty.io/3.7/guide/。其次，閱讀源碼是了解一個開源工具非常好的手段，但是Java世界的框架大多追求大而全，功能完備，如果逐個閱讀，難免迷失方向，Netty也并不例外。相反，抓住幾個重點(diǎn)對象，理解其領(lǐng)域概念及設(shè)計(jì)思想，從而理清其脈絡(luò)，相當(dāng)于打通了任督二脈，以后的閱讀就不再困難了。
理解Netty的關(guān)鍵點(diǎn)在哪呢？我覺得，除了NIO的相關(guān)知識，另一個就是事件驅(qū)動的設(shè)計(jì)思想。什么叫事件驅(qū)動？我們回頭看看EchoServerHandler的代碼，其中的參數(shù)：public void messageReceived(ChannelHandlerContext ctx, MessageEvent e)，MessageEvent就是一個事件。這個事件攜帶了一些信息，例如這里e.getMessage()就是消息的內(nèi)容，而EchoServerHandler則描述了處理這種事件的方式。一旦某個事件觸發(fā)，相應(yīng)的Handler則會被調(diào)用，并進(jìn)行處理。這種事件機(jī)制在UI編程里廣泛應(yīng)用，而Netty則將其應(yīng)用到了網(wǎng)絡(luò)編程領(lǐng)域。
在Netty里，所有事件都來自ChannelEvent接口，這些事件涵蓋監(jiān)聽端口、建立連接、讀寫數(shù)據(jù)等網(wǎng)絡(luò)通訊的各個階段。而事件的處理者就是ChannelHandler，這樣，不但是業(yè)務(wù)邏輯，連網(wǎng)絡(luò)通訊流程中底層的處理，都可以通過實(shí)現(xiàn)ChannelHandler來完成了。事實(shí)上，Netty內(nèi)部的連接處理、協(xié)議編解碼、超時(shí)等機(jī)制，都是通過handler完成的。當(dāng)博主弄明白其中的奧妙時(shí)，不得不佩服這種設(shè)計(jì)！
下圖描述了Netty進(jìn)行事件處理的流程。Channel是連接的通道，是ChannelEvent的產(chǎn)生者，而ChannelPipeline可以理解為ChannelHandler的集合。
理解了Netty的事件驅(qū)動機(jī)制，我們現(xiàn)在可以來研究Netty的各個模塊了。Netty的包結(jié)構(gòu)如下：
在這里面，channel和handler兩部分比較復(fù)雜。我們不妨與Netty官方的結(jié)構(gòu)圖對照一下，來了解其功能。
具體的解釋可以看這里：http://netty.io/3.7/guide/#architecture。圖中可以看到，除了之前說到的事件驅(qū)動機(jī)制之外，Netty的核心功能還包括兩部分：
Zero-Copy-Capable Rich Byte Buffer
零拷貝的Buffer。為什么叫零拷貝？因?yàn)樵跀?shù)據(jù)傳輸時(shí)，最終處理的數(shù)據(jù)會需要對單個傳輸層的報(bào)文，進(jìn)行組合或者拆分。NIO原生的ByteBuffer要做到這件事，需要對ByteBuffer內(nèi)容進(jìn)行拷貝，產(chǎn)生新的ByteBuffer，而Netty通過提供Composite(組合)和Slice(切分)兩種Buffer來實(shí)現(xiàn)零拷貝。這部分代碼在org.jboss.netty.buffer包中。
Universal Communication API
統(tǒng)一的通訊API。因?yàn)镴ava的Old I/O和New I/O，使用了互不兼容的API，而Netty則提供了統(tǒng)一的API(org.jboss.netty.channel.Channel)來封裝這兩種I/O模型。這部分代碼在org.jboss.netty.channel包中。
此外，Protocol Support功能通過handler機(jī)制實(shí)現(xiàn)。
接下來的文章，我們會根據(jù)模塊，詳細(xì)的對Netty源碼進(jìn)行分析。
最后附上Netty那點(diǎn)事系列文章/代碼的Github地址:https://github.com/code4craft/netty-learning
參考資料：
Netty 3.7 User Guide http://netty.io/3.7/guide/
What is Netty? http://ayedo.github.io/netty/2013/06/19/what-is-netty.html
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