Netty4详解一:理解Netty的设计理念NIO

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Netty4详解一:理解Netty的设计理念NIO

老嗨 2014-04-10 13:35:00 浏览4849
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一、初步了解Netty
     
     Netty是一个NIO的编程框架,Netty是非常容易和快速开发出网络应用程序的,它提供了一种全新的形式来方便你编写网络应用:它提供了对一些对复杂问题的抽象,提供了一套非常容易使用的api来把我们的业务逻辑和纯粹处理网络的代码分离开来。因为Betty是基于NIO,因此它的整个API都是异步的。
     Netty简化了基于TCP和UDP的编程,但是你仍可以用它的底层的API做一些底层处理,因为Netty提供了一系列高抽象的API。
     Netty有一系列丰富的特性,让我们来看一下它的强大之处:
  • 有一套统一的API来处理异步和同步编程模式
  • 使用非常灵活
  • 简单但却强大的线程机制
  • 业务组件分离方便重用
  • 极小的缩减不必要的Memory Copy
     Netty开始-理解Netty的设计理念NIONetty开始-理解Netty的设计理念NIO

二、异步编程模式设计

     一般来说网络编程都会面临着并发问题,那么我们就来看一下为何异步编程模式会很好的解决这个问题,其实这也就诠释了netty背后的设计思想。
     在现在,瓶颈总是在IO处理上,异步的处理方式就是你可以不用一直等待任务(IO)处理完成,而是在任务进行的时候还可以做其它事情。那么如何实现这个呢?让我们来认识一下实现异步的两种处理方式:
     CallBack:回调是异步处理经常用到的编程模式,回调函数通常被绑定到一个方法上,并且在方法完成之后才执行,这种处理方式在javascript当中得到了充分的运用。回调给我们带来的难题是当一个问题处理过程中涉及很多回调时,代码是很难读的。
     Futures:Futures是一种抽象,它代表一个事情的执行过程中的一些关键点,我们通过Future就可以知道任务的执行情况,比如当任务没完成时我们可以做一些其它事情。它给我们带来的难题是我们需要去判断future的值来确定任务的执行状态。
     其实这两者很难界定那个好或坏,其实Netty中这两者都有用到。

异步模式(NIO)和非异步模式(BIO)(N可以理解为non-blocking或new

     Block IO会对每个连接创建一个线程,因此这极大限制了JVM创建线程的数量(当然线程池可缓解这个问题,但是也仅仅是缓解),如图所示:
     
     

     NIO会通过专门的Selector来管理请求,然后可由一个线程来处理请求,如图所示:


     
     在NIO中,不得不提到的是关于抽象的数据容器ByteBuffer,ByteBuffer允许相同的数据在不同ByteBuffer之间共享而不需要再拷贝一次来处理。Slicing-ByteBuffer允许创建一个新的ByteBuffer通过暴露一个子边界的形式共享原ByteBuffer的数据,这就大大减少了在数据处理过程中内存的copy(Zero-copy)。ByteBuffer通过一些索引来记录读写的信息,当你向其中写数据时,它会自动跟踪你写到ByteBuffer的位置,类似,他也会自动跟踪你读的位置。而且ByteBuffer还提供了很多方法让你切换读写模式(flip)或者清空(clear)或者压缩(compact)等。
     关于Selectors,NIOAPI通过selector来处理网络事件和数据。一个Channel代表一个网络连接。Selector的作用就是来决定这些Channel是否已准备好读或者写操作,一个selector可以处理很多连接请求,这就解决了为一个连接创建一个线程的问题。要想用一个selector需要以下步骤:
     1.创建一个或多个selector用来给打开的channels注册。
     2.当一个channel注册后,就需要来确定哪种事件需要你监听,通常有四种事件:
     OP_ACCEPT 
     OP_CONNECT
     OP_READ
     OP_WRITE
     3.当channels被注册后,你需要调用Selector.select()方法来阻塞直到上述事件发生。
     4.当方法没有阻塞时,你会获得所有SelectionKey实例,这些实例包含了已注册channel的引用和其状态,这样你就可以做你的操作了。

三、Netty VS JavaNIO

1.跨平台性和通用型
     NIO某些底层的操作依赖于操作系统,因此,你写的NIO程序有可能在windows上运行良好,但到了Linux可能会出现问题。  Java6和Java7对NIO提供了不同的解决方案,两个API是不通用的。
2.拓展了ByteBuffer
     Netty提供了对ByteBuffer的封装类ByteBuf,拓展了JDK中ByteBuffer的功能,增强了易用性。
3.  数据拆分和聚集
     很多时候我们想把数据分割成独立的Bytebuffer来处理,比如Http协议Header放到一个buffer中,而Body放到另一个buffer中。很不幸,对于这种处理方式直到Java7才出现,而且如果处理不当,会极易造成OutOfMemoryError。
     Scattering And Gathering:

4.解决了著名的epoll bug




关于Java NIO,请参考我的另外两篇文章:
转载请说明出处,原文链接:http://blog.csdn.net/suifeng3051/article/details/23348587




































     

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