Netty应用开发-之简单介绍Netty以及NIO基本开发

孙哥分布式系列课程 --- Netty应用开发

1. 引言

1.1 什么是Netty

netty.io/

Netty是一个异步事件驱动的网络应用框架。用于快速开发可维护的高性能协议服务器和客户端。

Netty是一个NIO客户服务器框架，它能够快速和容易地开发网络应用，如协议服务器和客户端。它大大简化和精简了网络编程，如TCP和UDP套接字服务器。

快速和简单 "并不意味着开发出来的应用程序会出现可维护性或性能问题。Netty的设计是经过精心设计的，其经验来自于许多协议的实施，如FTP、SMTP、HTTP以及各种基于二进制和文本的遗留协议。因此，Netty成功地找到了一种方法来实现开发的简易性、性能、稳定性和灵活性，而没有任何妥协。

1.2 为什么要学习Netty

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1. Netty已经是行业内网络通信编程的标准，广泛应用于通信领域和很多其他中间件技术的底层。
 
2. 应用非常广泛
   1. 游戏行业
   2. 很多框架的通信底层，解决进程间通信。
      Spring WebFlux、storm、rocketMQ、dubbo等，是分布式系统，通信的核心。

2. NIO编程

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1. NIO全称成为None Blocking IO (非阻塞IO)。【JDK1.4】
2. 非阻塞 主要应用在网络通信中，能够合理利用资源，提高系统的并发效率。支持高并发的系统访问。

2.1 传统网络通信中的开发方式及问题

2.1.1 多线程版网络编程

多线程版本的网络编程：

每次处理请求都要创建一个线程

内存占用高，不能无限制创建线程

CPU使用率高

2.1.2 线程池版的网络编程

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//核心线程数（corePoolSize=系统cpu核数,maxinumPollSize :最多创建线程的数量
      // keepAliveTime: 最大等待时长，线程空闲时间超过这个就会销毁，
      // unit : 单位      workQueue: 队列的最大容积
      new ThreadPoolExecutor(Runtime.getRuntime().availableProcessors(), 20, 120L, TimeUnit.SECONDS, 
              new ArrayBlockingQueue<Runnable>(1000));

缺点：客户端请求过来了，建立了连接，但它阻塞了（比如在等客户端输入键盘，）这时候就阻塞了，这使得他这个线程Thread也得等着

2.2 NIO网络通信中的非阻塞编程

服务端还是引入线程池帮我们创建线程：核心变化：不再使用io进行通信，而是通过管道的方式 Channel NIO帮我们引入了Seletor 服务器，可以帮我们监控客户端的Channel是否正常通信（建立连接，没有阻塞）有着Seletor服务器帮会我们监控，如果一个客户端处于阻塞状态，他会帮我们把他连接的线程给释放出来

3.NIO的基本开发方式

3.1 Channel简介

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1. IO通信的通道，类似于InputStream、OutputStream
2. Channel没有方向性

常见Channel

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1. 文件操作
   FileChannel，读写文件中的数据。
2. 网络操作
   SocketChannel，通过TCP读写网络中的数据。
   ServerSockectChannel，监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。
   DatagramChannel，通过UDP读写网络中的数据。

获得方式

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1. FileInputStreanm/FileOutputStream
2. RandomAccessFile

3. Socket
4. ServerSocket
5. DatagramSocket

3.2 Buffer简介

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1. Channel读取或者写入的数据，都要写到Buffer中，才可以被程序操作。
2. 因为Channel没有方向性，所以Buffer为了区分读写，引入了读模式、写模式进行区分。

常见Buffer

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1. ByteBuffer
2. CharBuffer
3. DoubleBuffer
4. FloatBuffer
5. IntBuffer
6. LongBuffer
7. ShortBuffer
8. MappedByteBuffer..

获得方式

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 1. ByteBuffer.allocate(10);
 2. encode()

3.4 第一个NIO程序分析

java 复制代码

 public class TestNIO1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1 创建Channel通道  FileChannel
        FileChannel channel = new FileInputStream("data.txt").getChannel();

        //2 创建缓冲区
        //1234567890
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);

        while (true) {
            //3把通道内获取的文件数据，写入缓冲区
            int read = channel.read(buffer);

            if (read == -1) break;

            //4.程序读取buffer内容，后续的操作。设置buffer为读模式。
            buffer.flip();

            //5.循环读取缓冲区中的数据
            while (buffer.hasRemaining()) {
                byte b = buffer.get();
                System.out.println("(char)b = " + (char) b);
            }

            //6. 设置buffer的写模式
            buffer.clear();
        }
    }
}


public class TestNIO2 {
    public static void main(String[] args) {
        //RadomAccessFile 异常处理
        FileChannel channel = null;
        try {
            channel = new RandomAccessFile("data.txt", "rw").getChannel();

            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);

            while (true) {
                int read = channel.read(buffer);
                if (read == -1) break;

                buffer.flip();
                while (buffer.hasRemaining()) {
                    byte b = buffer.get();
                    System.out.println("(char) b = " + (char) b);
                }

                buffer.clear();
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (channel != null) {
                try {
                    channel.close();
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }
    }
}

public class TestNIO3 {
    public static void main(String[] args) {

        try (FileChannel channel = FileChannel.open(Paths.get("data.txt"), StandardOpenOption.READ);) {

            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
            while (true) {
                int read = channel.read(buffer);
                if (read == -1) break;

                buffer.flip();
                while (buffer.hasRemaining()) {
                    byte b = buffer.get();
                    System.out.println("(char)b = " + (char) b);
                }

                buffer.clear();
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    } 
}

3.5 NIO开发的步骤总结

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1. 获取Channel 
2. 创建Buffer
3. 循环的从Channel中获取数据，读入到Buffer中。进行操作.
    channel.read(buffer);

    buffer.flip();//设置读模式
    循环从buffer中获取数据。
    buffer.get();
    buffer.clear();//设置写模式