Netty学习笔记五：Netty源码分析

1. Netty学习笔记五：Netty源码分析

2. EventLoop和EventLoopGroup线程模型

1. 高性能RPC框架3个要素

一、IO模型（五种IO模型）

二、数据协议（http/protobuf/Thrift)

三、线程模型（主从线程组模型）

2. EventLoop

EventLoop好比一个线程，1个EventLoop可以服务多个Channel,一个Channel只有一个EventLoop,也就是说一个线程负责多个连接通道，可以创建多个EventLoop来优化资源的利用，也就是EventLoopGroup。源码分析默认线程池数量=cpu核心数*2

3. EventLoopGroup

EventLoopGroup负责生成EventLoop到创建新的Channel,里面包含多个EventLoop。

EventLoop维护一个Reactor模型（I/O模型），这个I/O模型可以负责多个连接，即：Channel通道，因此I/O模型的好坏也影响系统的效率。

4. Selector学习资料

Selector学习

3. Netty启动引导类BootStrap模块

3.1. 服务器启动引导类ServerBootStrap

1. group：设置线程组模型，Reactor线程模型对比EventLoopGroup,包含单线程模型，多线程模型，主从线程模型。

单线程模型：

一、如果此时是主从线程组，那就去掉从线程组，然后在group中去掉从线程组的对象。让serverBootstrap.group(boosgroup)只包含一个线程组。

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
//EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();
try{
    ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
    //serverBootstrap.group(bossGroup, workGroup)
    serverBootstrap.group(bossGroup)

多线程模型：

一、多线程模型就是主线程组只有一个线程，从线程组有多个线程。主线程就好比主线程中的一个接待员，然后从线程组就好比服务人员。

//配置服务端线程组
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();
try{
    ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
    serverBootstrap.group(bossGroup, workGroup)

主从线程模型

2. channel通道

设置channel通道类型NioServerSocketChannel,OioServerSocketChannel

3. childHandler

用于对每个通道里面的数据进行处理。

4. option

作用于每个新建立的Channel,设置TCP连接中的一些参数，主要设置两个参数：

一、设置ChannelOption.SO_BACKLOG:用于存放已完成三次握手的请求的等待队列的最大长度；

​ syn queue:半连接队列，tcp_max_syn_backlog

​ accept queue:全连接队列，net.core.somexconn

系统默认somexconn参数足够大，如果backlog比somexconn大，系统就会使用somexconn,否则会施一公backlog

• 洪水攻击：是根据tcp协议进行的一种攻击，TCP有三次握手连接，当第一连接时会生成一个半连接队列，此时攻击者会疯狂的往该队列中注入连接，以至于本来想连接的人员无法进行连接，就会超时报错。
• 避免洪水攻击：

二、设置ChannelOption.TCP_NODELAY:为了解决Nagle的算法问题，默认是false,要求高实时性，有数据立马发送，就将该选项设置为true,关闭Nagle算法。要求减少发送次数，就要使用Nagle算法，就要设置为false,这样数据就会积累一定的数据量才会发送。

三、Nagle算法：就是为了让数据积累一定的量再发送，减少发送数据次数。

4. Netty核心组件Channel模块讲解

4.1. Channel简单介绍和作用

1. 什么是Channel:客户端和服务端建立的一个连接通道。通过这个通道我们可以传输数据，并且可以监听通道的变化。
2. 什么Channelhandler:负责Channel中获取数据后的逻辑处理。
3. 什么是ChannelPipeLine:负责管理ChannelHandler的有序容器。

总结：

​ 一个Channel包含一个ChannelPipeline,所有ChannelHandler都会顺序加入到ChannelPipeline中，创建Channel时会自动创建一个ChannelPipeline,每个Channel都有一个管理它的pipeLine,这种关联是永久性的。

4.2. Channel的状态

1. ChannelRegisted:Channel注册到一个EventLoop
2. ChannelUnregisted:Channel已经创建，但是未注册到一个EventLoop里面，也就是未和Selector绑定。
3. ChannelActive:变为活跃状态（连接到了远程主机）（客户端也会创建一个Channel,并连接远程主机)可以接收发送数据了。
4. ChannelInactive:Channel处于非活跃状态，没有连接到远程主机。
5. Channel状态变化

5. ChannelHandler和ChannelPipeline模块讲解

5.1. Channelhandler和ChannelPipeline核心作用和生命周期

1. ChannelHandler包含几个主要方法。

handlerAdded()：当ChannelHandler添加到ChannelPipeline时，就会回调handlerAdded

handlerRemoved()：当ChannelHandler从ChannelPipeline移除时，就会回调handlerRemoved()

exceptionCaught()：当抛出异常时，会调用此方法。

2. ChannelHandler下主要是两个子接口

入站：

​ ChannelInboundHandler():用于处理数据和Channel状态类型改变。

​ 适配器：ChannelInboundHandlerAdapter(适配器模式)

​ 常用的类：SimpleChannelInboundHandler,这个会写的时候主动帮我们释放了内存。做了一些简单的包装。

出站：

​ ChannelOutboundHandler()：处理输出数据

​ 适配器：ChannelOutboundHandlerAdapter

5.2. ChannelPipeline

好比工厂流水线，可以添加ChannelHandler,可以删除。可以指定跳过某个ChannelHandler。就是一种高级的拦截器。

6. 适配器模式

1. 适配器模式解决的问题：

假如有一个接口有很多未曾实现的方法，如果我们用一个类去继承它，我们会发现这个类不得不去实现它的所有方法。然而有些方法我们可能永远也不会用到，这样就会让代码变得更加冗余复杂。

为了减少这种代码的冗余，我们创建了一个类对该方法进行了实现，但是并没有做什么处理。当我们开发时我们只需要继承这个实现的方法就可以了，那么我们此时就可以再实现我们想要的方法了。而不会报错。

7. ChannelHandlerContext模块

7.1. ChannelHandlerContext简介

1. ChannelHandlerContext是ChannelHandler上下文的意思。是连接ChannelHandler和ChannelPipeline的桥梁。

2. 从上图看，如果我们要写一些数据给客户端，我们有三种方法

一、通过Channel写回去

Channel channel = ctx.channel();
channel.write(Unpooled.copiedBuffer("abc",CharsetUtil.UTF_8));

二、通过pipeline写回

ChannelPipeline pipeline = ctx.pipeline();
pipeline.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("abc",CharsetUtil.UTF_8));

三、通过ChannelHandlerContext写回

ctx.writeAndFlush(data);

3. 三种写回方法的区别

一、用Channel写回的时候，会经过所有的ChannelHandler的过滤。

二、用ChannelHandlerContext写回的时候，会经过之后的ChannelHandler。跳过一些ChannelHandler.

三、用ChannelPipeline和Channel一样会经过管道里的所有ChannelHandler.

7.2. AbstractChannelHandlerContext类

1. 双向链表类，next/prev分别是后继节点，和前驱节点。

7.3. DefaultChannelHandlerContext

1. 是一个不可继承的实现类，但是大部分逻辑是父类完成，只是简单的实现一些方法，主要就是判断Handler的类型。
2. ChannelInboundHandler之间的传递，主要是通过调用ctx里面的Firexxx()方法来实现下一个handler的调用。

8. Netty中入站出战Handler的执行顺序

1. 一般项目中inboundHandler和outboundHandler有多个，在Pipeline中有哪些执行顺序呢？

一、InboundHandler顺序执行，OutboundHandler逆序执行。（在pipeline中）

二、InboundHandler之间数据传递，通过ctx.fireChannelRead(msg)

三、InboundHandler通过ctx.write(msg),传递到outboundHandler

四、ctx.write(msg)传递消息，Inbound需要放在结尾，在outbound之后，不然outboundHandler不会执行，但是，使用Channel.write(msg),或者pipline.write(msg),情况会不一样，都会执行。

五、outbound和Inbound谁先执行，针对客户端和服务端而言，客户端先发请求后接收数据，先out,后in,服务端相反。

客户端是先输出，再输入服务器，服务端是先输入数据，然后再写回硬件，在服务器中，输出out必须写在int输入的前面，并且输出是逆序执行的。

9. Netty异步模块操作ChannelFulture

9.1. ChannelFulture是做什么的？

1. ChannelFulture继承netty架包中的Fulture接口，然后Fulture接口又继承jdk架包中的Fulture接口，因此ChannelFulture的作用和jdk中的fulture是一样的。

jdk1.5之前是没有fulture的，首先要先从线程说起，开启一个线程需要实现Runnable或者继承Thread类，但是这两者有个问题，就是没有任何返回值，是void方法类型。因为线程是异步的，主进程交给线程处理任务时，很难获取线程返回的结果，但是有些实际要求确实需要一个返回值。因此Fulture就出现了。fulture的作用就是检测线程是否执行的状态，包含未执行完，和执行完。并且可以将线程计算的结果返回给主进程。fulture可以来接收多线程的执行结果。

2. 形象的描述fulture的作用。

Future模式可以这样来描述：我有一个任务，提交给了Future，Future替我完成这个任务。期间我自己可以去做任何想做的事情。一段时 间之后，我就便可以从Future那儿取出结果。就相当于下了一张订货单，一段时间后可以拿着提订单来提货，这期间可以干别的任何事情。其中Future 接口就是订货单，真正处理订单的是Executor类，它根据Future接口的要求来生产产品。

9.2. ChannelFulture的状态

1. 未完成状态：当I/O开始时，将创建一个新的对象，新的最初是未完成的，它既没有成功，也没有被取消，因为I/O操作尚未完成。
2. 已完成：当I/O完成，不管是否成功，失败还是取消，Fulture都是标记为已完成的，失败的时候也有具体的信息，但是即使是失败也是属于完成状态。
3. 注意: 不要I/O线程中调用fulture对象的sync或者await方法，因为线程时异步的，多线程中这样做可能会进入死锁状态。 因此不能在channelHandler中调用sync或者await，防止死锁。
4. 源码分析

//绑定端口，同步等待成功,通过channelFulture监听端口里面传过来的值。serverBootstrap,里面含有线程组，监听端口后，进行同步的等待。一旦有值，就会被channelfulture监听到
ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(port).sync();

//等待服务端监听端口关闭,调用channel通道，然后同步监听closeFulture，一旦出现关闭就同步的进行关闭。
channelFuture.channel().closeFuture().sync();

9.3. ChannelPromise类

1. 主要是继承ChannelFulture，进一步拓展用于设置I/O操作的结果。