作為一個學Java的，如果沒有研究過Netty，那麼你對Java語言的使用和理解僅僅停留在表面水平，會點SSH，寫幾個MVC，訪問資料庫和快取，這些只是初等Java程式設計師乾的事。如果你要進階，想了解Java伺服器的深層高階知識，Netty絕對是一個必須要過的門檻。

有了Netty，你可以實現自己的HTTP伺服器，FTP伺服器，UDP伺服器，RPC伺服器，WebSocket伺服器，Redis的Proxy伺服器，MySQL的Proxy伺服器等等。

如果你想知道Nginx是怎麼寫出來的，如果你想知道Tomcat和Jetty是如何實現的，如果你也想實現一個簡單的Redis伺服器，那都應該好好理解一下Netty，它們高效能的原理都是類似的。

我們回顧一下傳統的HTTP伺服器的原理

1. 建立一個ServerSocket，監聽並繫結一個埠
2. 一系列客戶端來請求這個埠
3. 伺服器使用Accept，獲得一個來自客戶端的Socket連線物件
4. 啟動一個新執行緒處理連線
1. 讀Socket，得到位元組流
2. 解碼協議，得到Http請求物件
3. 處理Http請求，得到一個結果，封裝成一個HttpResponse物件
4. 編碼協議，將結果序列化位元組流
5. 寫Socket，將位元組流發給客戶端
5. 繼續迴圈步驟3

HTTP伺服器之所以稱為HTTP伺服器，是因為編碼解碼協議是HTTP協議，如果協議是Redis協議，那它就成了Redis伺服器，如果協議是WebSocket，那它就成了WebSocket伺服器，等等。

使用Netty你就可以定製編解碼協議，實現自己的特定協議的伺服器。

上面我們說的是一個傳統的多執行緒伺服器，這個也是Apache處理請求的模式。在高併發環境下，執行緒數量可能會建立太多，作業系統的任務排程壓力大，系統負載也會比較高。那怎麼辦呢？

於是NIO誕生了，NIO並不是Java獨有的概念，NIO代表的一個詞彙叫著IO多路複用。它是由作業系統提供的系統呼叫，早期這個作業系統呼叫的名字是select，但是效能低下，後來漸漸演化成了Linux下的epoll和Mac裡的kqueue。我們一般就說是epoll，因為沒有人拿蘋果電腦作為伺服器使用對外提供服務。而Netty就是基於Java NIO技術封裝的一套框架。為什麼要封裝，因為原生的Java NIO使用起來沒那麼方便，而且還有臭名昭著的bug，Netty把它封裝之後，提供了一個易於操作的使用模式和介面，使用者使用起來也就便捷多了。

那NIO究竟是什麼東西呢？

NIO的全稱是NoneBlocking IO，非阻塞IO，區別與BIO，BIO的全稱是Blocking IO，阻塞IO。那這個阻塞是什麼意思呢？

1. Accept是阻塞的，只有新連線來了，Accept才會返回，主執行緒才能繼
2. Read是阻塞的，只有請求訊息來了，Read才能返回，子執行緒才能繼續處理
3. Write是阻塞的，只有客戶端把訊息收了，Write才能返回，子執行緒才能繼續讀取下一個請求

所以傳統的多執行緒伺服器是BlockingIO模式的，從頭到尾所有的執行緒都是阻塞的。這些執行緒就乾等在哪裡，佔用了作業系統的排程資源，什麼事也不幹，是浪費。

那麼NIO是怎麼做到非阻塞的呢。它用的是事件機制。它可以用一個執行緒把Accept，讀寫操作，請求處理的邏輯全乾了。如果什麼事都沒得做，它也不會死迴圈，它會將執行緒休眠起來，直到下一個事件來了再繼續幹活，這樣的一個執行緒稱之為NIO執行緒。

while true {
    events = takeEvents(fds)  // 獲取事件，如果沒有事件，執行緒就休眠
    for event in events {
        if event.isAcceptable {
            doAccept() // 新連結來了
        } elif event.isReadable {
            request = doRead() // 讀訊息
            if request.isComplete() {
                doProcess()
            }
        } elif event.isWriteable {
            doWrite()  // 寫訊息
        }
    }
}

NIO的流程大致就是上面的虛擬碼描述的過程，跟實際真實的程式碼有較多差異，不過對於初學者，這樣理解也是足夠了。

Netty是建立在NIO基礎之上，Netty在NIO之上又提供了更高層次的抽象。

在Netty裡面，Accept連線可以使用單獨的執行緒池去處理，讀寫操作又是另外的執行緒池來處理。

Accept連線和讀寫操作也可以使用同一個執行緒池來進行處理。而請求處理邏輯既可以使用單獨的執行緒池進行處理，也可以跟放在讀寫執行緒一塊處理。執行緒池中的每一個執行緒都是NIO執行緒。使用者可以根據實際情況進行組裝，構造出滿足系統需求的併發模型。

Netty提供了內建的常用編解碼器，包括行編解碼器［一行一個請求］，字首長度編解碼器［前N個位元組定義請求的位元組長度］，可重放解碼器［記錄半包訊息的狀態］，HTTP編解碼器，WebSocket訊息編解碼器等等

Netty提供了一些列生命週期回撥介面，當一個完整的請求到達時，當一個連線關閉時，當一個連線建立時，使用者都會收到回撥事件，然後進行邏輯處理。

Netty可以同時管理多個埠，可以使用NIO客戶端模型，這些對於RPC服務是很有必要的。

Netty除了可以處理TCP Socket之外，還可以處理UDP Socket。

在訊息讀寫過程中，需要大量使用ByteBuffer，Netty對ByteBuffer在效能和使用的便捷性上都進行了優化和抽象。

總之，Netty是Java程式設計師進階的必備神奇。如果你知其然，還想知其所以然，一定要好好研究下Netty。如果你覺得Java枯燥無謂，Netty則是重新開啟你對Java興趣大門的鑰匙。

作者：知乎使用者
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