NIO、Netty（Netty基礎）
一、概述
Netty是一個Java的開源框架。提供非同步的、事件驅動的網路應用程式框架和工具，用以快速開發高效能、高可靠性的網路伺服器和客戶端程式。
Netty是一個NIO客戶端，服務端框架。允許快速簡單的開發網路應用程式。例如：服務端和客戶端之間的協議，它簡化了網路程式設計規範。
二、NIO開發的問題
1、NIO類庫和API複雜，使用麻煩。
2、需要具備Java多執行緒程式設計能力（涉及到Reactor模式）。
3、客戶端斷線重連、網路不穩定、半包讀寫、失敗快取、網路阻塞和異常碼流等問題處理難度非常大
4、存在部分BUG
NIO進行伺服器開發的步驟：
1、建立ServerSocketChannel，配置為非阻塞模式；
2、繫結監聽，配置TCP引數；
3、建立一個獨立的IO執行緒，用於輪詢多路複用器Selector；
4、建立Selector，將之前建立的ServerSocketChannel註冊到Selector上，監聽Accept事件；
5、啟動IO執行緒，在迴圈中執行Select.select()方法，輪詢就緒的Channel；
6、當輪詢到處於就緒狀態的Channel時，需要對其進行判斷，如果是OP_ACCEPT狀態，說明有新的客戶端接入，則呼叫ServerSocketChannel.accept()方法接受新的客戶端；
7、設定新接入的客戶端鏈路SocketChannel為非阻塞模式，配置TCP引數；
8、將SocketChannel註冊到Selector上，監聽READ事件；
9、如果輪詢的Channel為OP_READ，則說明SocketChannel中有新的準備就緒的資料包需要讀取，則構造ByteBuffer物件，讀取資料包；
10、如果輪詢的Channel為OP_WRITE，則說明還有資料沒有傳送完成，需要繼續傳送。
/** * 服務端 */ public class TimeServer { public static void main(String[] args) throws Exception { int port=8080; //服務端預設埠 new TimeServer().bind(port); } public void bind(int port) throws Exception{ //1用於服務端接受客戶端的連線 EventLoopGroup acceptorGroup = new NioEventLoopGroup(); //2用於進行SocketChannel的網路讀寫 EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); try { //Netty用於啟動NIO伺服器的輔助啟動類 ServerBootstrap sb = new ServerBootstrap(); //將兩個NIO執行緒組傳入輔助啟動類中 sb.group(acceptorGroup, workerGroup) //設定建立的Channel為NioServerSocketChannel型別 .channel(NioServerSocketChannel.class) //配置NioServerSocketChannel的TCP引數 .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024) //設定繫結IO事件的處理類 .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { //建立NIOSocketChannel成功後，在進行初始化時，將它的ChannelHandler設定到ChannelPipeline中，用於處理網路IO事件 @Override protected void initChannel(SocketChannel arg0) throws Exception { arg0.pipeline().addLast(new TimeServerHandler()); } }); //繫結埠，同步等待成功（sync()：同步阻塞方法，等待bind操作完成才繼續） //ChannelFuture主要用於非同步操作的通知回撥 ChannelFuture cf = sb.bind(port).sync(); System.out.println("服務端啟動在8080埠。"); //等待服務端監聽埠關閉 cf.channel().closeFuture().sync(); } finally { //優雅退出，釋放執行緒池資源 acceptorGroup.shutdownGracefully(); workerGroup.shutdownGracefully(); } } }
/**
* 服務端channel
*/
public class TimeServerHandler extends ChannelHandlerAdapter {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
//buf.readableBytes():獲取緩衝區中可讀的位元組數；
//根據可讀位元組數建立陣列
byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
buf.readBytes(req);
String body = new String(req, "UTF-8");
System.out.println("The time server(Thread:"+Thread.currentThread()+") receive order : "+body);
String currentTime = "QUERY TIME ORDER".equalsIgnoreCase(body) ? new Date(System.currentTimeMillis()).toString() : "BAD ORDER";
ByteBuf resp = Unpooled.copiedBuffer(currentTime.getBytes());
//將待發送的訊息放到傳送快取陣列中
ctx.writeAndFlush(resp);
}
}/**
* 客戶端
*/
public class TimeClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
int port=8080; //服務端預設埠
new TimeClient().connect(port, "127.0.0.1");
}
public void connect(int port, String host) throws Exception{
//配置客戶端NIO執行緒組
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
try {
Bootstrap bs = new Bootstrap();
bs.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
//建立NIOSocketChannel成功後，在進行初始化時，將它的ChannelHandler設定到ChannelPipeline中，用於處理網路IO事件
protected void initChannel(SocketChannel arg0) throws Exception {
arg0.pipeline().addLast(new TimeClientHandler());
}
});
//發起非同步連線操作
ChannelFuture cf = bs.connect(host, port).sync();
//等待客戶端鏈路關閉
cf.channel().closeFuture().sync();
} finally {
//優雅退出，釋放NIO執行緒組
group.shutdownGracefully();
}
}
}/**
* 客戶端channel
*/
public class TimeClientHandler extends ChannelHandlerAdapter {
@Override
//向伺服器傳送指令
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
for (int i = 0; i < 1; i++) {
byte[] req = "QUERY TIME ORDER".getBytes();
ByteBuf firstMessage = Unpooled.buffer(req.length);
firstMessage.writeBytes(req);
ctx.writeAndFlush(firstMessage);
}
}
@Override
//接收伺服器的響應
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
//buf.readableBytes():獲取緩衝區中可讀的位元組數；
//根據可讀位元組數建立陣列
byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
buf.readBytes(req);
String body = new String(req, "UTF-8");
System.out.println("Now is : "+body);
}
@Override
//異常處理
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
//釋放資源
ctx.close();
}
}
三、Netty的優點
1、API使用簡單，開發門檻低；
2、功能強大，預置了多種編解碼功能，支援多種主流協議；
3、定製功能強，可以通過ChannelHandler對通訊框架進行靈活的擴充套件；
4、效能高，通過與其他業界主流的NIO框架對比，Netty綜合性能最優；
5、成熟、穩定，Netty修復了已經發現的NIO所有BUG；
6、社群活躍；
7、經歷了很多商用專案的考驗。
四、粘包/拆包問題
TCP是一個“流”協議，所謂流，就是沒有界限的一串資料。可以想象為河流中的水，並沒有分界線。TCP底層並不瞭解上層業務資料的具體含義，它會根據TCP緩衝區的實際情況進行包的劃分，所以在業務上認為，一個完整的包可能會被TCP拆分成多個包進行傳送，也有可能把多個小的包封裝成一個大的資料包傳送，這就是所謂的TCP粘包和拆包問題。
TCP粘包拆包問題示例圖：
假設客戶端分別傳送了兩個資料包D1和D2給服務端，由於服務端一次讀取到的位元組數是不確定的，可能存在以下4種情況。
1、服務端分兩次讀取到了兩個獨立的資料包，分別是D1和D2，沒有粘包和拆包；
2、服務端一次接收到了兩個資料包，D1和D2粘合在一起，被稱為TCP粘包；
3、服務端分兩次讀取到了兩個資料包，第一次讀取到了完整的D1包和D2包的部分內容，第二次讀取到了D2包的剩餘部分內容，這被稱為TCP拆包；
4、服務端分兩次讀取到了兩個資料包，第一次讀取到了D1包的部分內容D1_1，第二次讀取到了D1包的剩餘內容D1_1和D2包的完整內容；
如果此時伺服器TCP接收滑窗非常小，而資料包D1和D2比較大，很有可能發生第五種情況，既服務端分多次才能將D1和D2包接收完全，期間發生多次拆包；
問題的解決策略
由於底層的TCP無法理解上層的業務資料，所以在底層是無法保證資料包不被拆分和重組的，這個問題只能通過上層的應用協議棧設計來解決，根據業界的主流協議的解決方案可歸納如下：
1、訊息定長，例如每個報文的大小為固定長度200位元組，如果不夠，空位補空格；
2、在包尾增加回車換行符進行分割，例如FTP協議；
3、將訊息分為訊息頭和訊息體，訊息頭中包含訊息總長度（或訊息體總長度）的欄位，通常設計思路為訊息頭的第一個欄位使用int32來表示訊息的總程度；
4、更復雜的應用層協議；
LineBasedFrameDecoder
為了解決TCP粘包/拆包導致的半包讀寫問題，Netty預設提供了多種編解碼器用於處理半包。
LinkeBasedFrameDecoder的工作原理是它一次遍歷ByteBuf中的可讀位元組，判斷看是否有“\n”、“\r\n”，如果有，就一次位置為結束位置，從可讀索引到結束位置區間的位元組就組成一行。它是以換行符為結束標誌的編解碼，支援攜帶結束符或者不攜帶結束符兩種解碼方式，同時支援配置單行的最大長度。如果連續讀取到最大長度後任然沒有發現換行符，就會丟擲異常，同時忽略掉之前讀到的異常碼流。
/**
* 服務端
*/
public class TimeServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
int port=8080; //服務端預設埠
new TimeServer().bind(port);
}
public void bind(int port) throws Exception{
//Reactor執行緒組
//1用於服務端接受客戶端的連線
EventLoopGroup acceptorGroup = new NioEventLoopGroup();
//2用於進行SocketChannel的網路讀寫
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
//Netty用於啟動NIO伺服器的輔助啟動類
ServerBootstrap sb = new ServerBootstrap();
//將兩個NIO執行緒組傳入輔助啟動類中
sb.group(acceptorGroup, workerGroup)
//設定建立的Channel為NioServerSocketChannel型別
.channel(NioServerSocketChannel.class)
//配置NioServerSocketChannel的TCP引數
.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)
//設定繫結IO事件的處理類
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel arg0) throws Exception {
//處理粘包/拆包問題
arg0.pipeline().addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024));
arg0.pipeline().addLast(new StringDecoder());
arg0.pipeline().addLast(new TimeServerHandler());
}
});
//繫結埠，同步等待成功（sync()：同步阻塞方法）
//ChannelFuture主要用於非同步操作的通知回撥
ChannelFuture cf = sb.bind(port).sync();
//等待服務端監聽埠關閉
cf.channel().closeFuture().sync();
} finally {
//優雅退出，釋放執行緒池資源
acceptorGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
}
}/**
* 服務端channel
*/
public class TimeServerHandler extends ChannelHandlerAdapter {
private int counter;
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
// ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
// //buf.readableBytes():獲取緩衝區中可讀的位元組數；
// //根據可讀位元組數建立陣列
// byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
// buf.readBytes(req);
// String body = new String(req, "UTF-8");
String body = (String) msg;
System.out.println("The time server(Thread:"+Thread.currentThread()+") receive order : "+body+". the counter is : "+ ++counter);
String currentTime = "QUERY TIME ORDER".equalsIgnoreCase(body) ? new Date(System.currentTimeMillis()).toString() : "BAD ORDER";
currentTime = currentTime + System.getProperty("line.separator");
ByteBuf resp = Unpooled.copiedBuffer(currentTime.getBytes());
//將待發送的訊息放到傳送快取陣列中
ctx.writeAndFlush(resp);
}
}/**
* 客戶端
*/
public class TimeClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
int port=8080; //服務端預設埠
new TimeClient().connect(port, "127.0.0.1");
}
public void connect(int port, String host) throws Exception{
//配置客戶端NIO執行緒組
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
try {
Bootstrap bs = new Bootstrap();
bs.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
//建立NIOSocketChannel成功後，在進行初始化時，將它的ChannelHandler設定到ChannelPipeline中，用於處理網路IO事件
protected void initChannel(SocketChannel arg0) throws Exception {
//處理粘包/拆包問題
arg0.pipeline().addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024));
arg0.pipeline().addLast(new StringDecoder());
arg0.pipeline().addLast(new TimeClientHandler());
}
});
//發起非同步連線操作
ChannelFuture cf = bs.connect(host, port).sync();
//等待客戶端鏈路關閉
cf.channel().closeFuture().sync();
} finally {
//優雅退出，釋放NIO執行緒組
group.shutdownGracefully();
}
}
}/**
* 客戶端channel
*/
public class TimeClientHandler extends ChannelHandlerAdapter {
private int counter;
private byte[] req;
@Override
//向伺服器傳送指令
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
ByteBuf message=null;
//模擬一百次請求，傳送重複內容
for (int i = 0; i < 200; i++) {
req = ("QUERY TIME ORDER"+System.getProperty("line.separator")).getBytes();
message=Unpooled.buffer(req.length);
message.writeBytes(req);
ctx.writeAndFlush(message);
}
}
@Override
//接收伺服器的響應
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
// ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
// //buf.readableBytes():獲取緩衝區中可讀的位元組數；
// //根據可讀位元組數建立陣列
// byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
// buf.readBytes(req);
// String body = new String(req, "UTF-8");
String body = (String) msg;
System.out.println("Now is : "+body+". the counter is : "+ ++counter);
}
@Override
//異常處理
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
//釋放資源
ctx.close();
}
}DelimiterBasedFrameDecoder
實現自定義分隔符作為訊息的結束標誌，完成解碼。
/**
* 服務端
*/
public class TimeServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
int port=8080; //服務端預設埠
new TimeServer().bind(port);
}
public void bind(int port) throws Exception{
//Reactor執行緒組
//1用於服務端接受客戶端的連線
EventLoopGroup acceptorGroup = new NioEventLoopGroup();
//2用於進行SocketChannel的網路讀寫
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
//Netty用於啟動NIO伺服器的輔助啟動類
ServerBootstrap sb = new ServerBootstrap();
//將兩個NIO執行緒組傳入輔助啟動類中
sb.group(acceptorGroup, workerGroup)
//設定建立的Channel為NioServerSocketChannel型別
.channel(NioServerSocketChannel.class)
//配置NioServerSocketChannel的TCP引數
.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)
//設定繫結IO事件的處理類
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel arg0) throws Exception {
//處理粘包/拆包問題
ByteBuf delimiter = Unpooled.copiedBuffer("$_".getBytes());
arg0.pipeline().addLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(1024, delimiter));
arg0.pipeline().addLast(new StringDecoder());
arg0.pipeline().addLast(new TimeServerHandler());
}
});
//繫結埠，同步等待成功（sync()：同步阻塞方法）
//ChannelFuture主要用於非同步操作的通知回撥
ChannelFuture cf = sb.bind(port).sync();
//等待服務端監聽埠關閉
cf.channel().closeFuture().sync();
} finally {
//優雅退出，釋放執行緒池資源
acceptorGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
}
}/**
* 服務端channel
*/
public class TimeServerHandler extends ChannelHandlerAdapter {
private int counter;
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
String body = (String) msg;
System.out.println("The time server(Thread:"+Thread.currentThread()+") receive order : "+body+". the counter is : "+ ++counter);
String currentTime = "QUERY TIME ORDER".equalsIgnoreCase(body) ? new Date(System.currentTimeMillis()).toString() : "BAD ORDER";
currentTime += "$_";
ByteBuf resp = Unpooled.copiedBuffer(currentTime.getBytes());
//將待發送的訊息放到傳送快取陣列中
ctx.writeAndFlush(resp);
}
}/**
* 客戶端
*/
public class TimeClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
int port=8080; //服務端預設埠
new TimeClient().connect(port, "127.0.0.1");
}
public void connect(int port, String host) throws Exception{
//配置客戶端NIO執行緒組
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
try {
Bootstrap bs = new Bootstrap();
bs.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
//建立NIOSocketChannel成功後，在進行初始化時，將它的ChannelHandler設定到ChannelPipeline中，用於處理網路IO事件
protected void initChannel(SocketChannel arg0) throws Exception {
//處理粘包/拆包問題
ByteBuf delimiter = Unpooled.copiedBuffer("$_".getBytes());
arg0.pipeline().addLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(1024, delimiter));
arg0.pipeline().addLast(new StringDecoder());
arg0.pipeline().addLast(new TimeClientHandler());
}
});
//發起非同步連線操作
ChannelFuture cf = bs.connect(host, port).sync();
//等待客戶端鏈路關閉
cf.channel().closeFuture().sync();
} finally {
//優雅退出，釋放NIO執行緒組
group.shutdownGracefully();
}
}
}/**
* 客戶端channel
*/
public class TimeClientHandler extends ChannelHandlerAdapter {
private int counter;
private byte[] req;
@Override
//向伺服器傳送指令
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
ByteBuf message=null;
//模擬一百次請求，傳送重複內容
for (int i = 0; i < 200; i++) {
req = ("QUERY TIME ORDER"+"$_").getBytes();
message=Unpooled.buffer(req.length);
message.writeBytes(req);
ctx.writeAndFlush(message);
}
}
@Override
//接收伺服器的響應
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
String body = (String) msg;
System.out.println("Now is : "+body+". the counter is : "+ ++counter);
}
@Override
//異常處理
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
//釋放資源
ctx.close();
}
}FixedLengthFrameDecoder
是固定長度解碼器，能夠按照指定的長度對訊息進行自動解碼，開發者不需要考慮TCP的粘包/拆包問題。
五、Netty的高效能
1、非同步非阻塞通訊
在IO程式設計過程中，當需要同時處理多個客戶端接入請求時，可以利用多執行緒或者IO多路複用技術進行處理。IO多路複用技術通過把多個IO的阻塞複用到同一個Selector的阻塞上，從而使得系統在單執行緒的情況下可以同時處理多個客戶端請求。與傳統的多執行緒/多程序模型相比，IO多路複用的最大優勢是系統開銷小，系統不需要建立新的額外程序或者執行緒，也不需要維護這些程序和執行緒的執行，降低了系統的維護工作量，節省了系統資源。
Netty的IO執行緒NioEventLoop由於聚合了多路複用器Selector，可以同時併發處理成百上千個客戶端SocketChannel。由於讀寫操作都是非阻塞的，這就可以充分提升IO執行緒的執行效率，避免由頻繁的IO阻塞導致的執行緒掛起。另外，由於Netty採用了非同步通訊模式，一個IO執行緒可以併發處理N個客戶端連線和讀寫操作，這從根本上解決了傳統同步阻塞IO中 一連線一執行緒模型，架構的效能、彈性伸縮能力和可靠性都得到了極大的提升。
2、高效的Reactor執行緒模型
常用的Reactor執行緒模型有三種，分別如下：
1.Reactor單執行緒模型；
2.Reactor多執行緒模型；
3.主從Reactor多執行緒模型；
Reactor單執行緒模型，指的是所有的IO操作都在同一個NIO執行緒上面完成，NIO執行緒職責如下：
1、作為NIO服務端，接收客戶端的TCP連線；
2、作為NIO客戶端，向服務端發起TCP連線；
3、讀取通訊對端的請求或者應答訊息；
4、向通訊對端傳送請求訊息或者應答訊息；
由於Reactor模式使用的是非同步非阻塞IO，所有的IO操作都不會導致阻塞，理論上一個執行緒可以獨立處理所有IO相關操作。從架構層面看，一個NIO執行緒確實可以完成其承擔的職責。例如，通過Acceptor接收客戶端的TCP連線請求訊息，鏈路建立成功之後，通過Dispatch將對應的ByteBuffer派發到指定的Handler上進行訊息編碼。使用者Handler可以通過NIO執行緒將訊息傳送給客戶端。
對於一些小容量應用場景，可以使用單執行緒模型，但是對於高負載、大併發的應用卻不合適，主要原因如下：
1、一個NIO執行緒同時處理成百上千的鏈路，效能上無法支撐。即便NIO執行緒的CPU負荷達到100%，也無法滿足海量訊息的編碼、解碼、讀取和傳送；
2、當NIO執行緒負載過重後，處理速度將變慢，這會導致大量客戶端連線超時，超時之後往往會進行重發，這更加重了NIO執行緒的負載，最終會導致大量訊息積壓和處理超時，NIO執行緒會成為系統的效能瓶頸；
3、可靠性問題。一旦NIO執行緒意外進入死迴圈，會導致整個系統通訊模組不可用，不能接收和處理外部訊息，造成節點故障。
為了解決這些問題，從而演進出了Reactor多執行緒模型。
Reactor多執行緒模型與單執行緒模型最大的區別就是有一組NIO執行緒處理IO操作，特點如下：
1、有一個專門的NIO執行緒——Acceptor執行緒用於監聽服務端，接收客戶端TCP連線請求；
2、網路IO操作——讀、寫等由一個NIO執行緒池負責，執行緒池可以採用標準的JDK執行緒池實現，它包含一個任務佇列和N個可用的執行緒，由這些NIO執行緒負責訊息的讀取、編碼、解碼和傳送；
3、1個NIO執行緒可以同時處理N條鏈路，但是1個鏈路只對應1個NIO執行緒，防止發生併發操作問題。
在絕大多數場景下，Reactor多執行緒模型都可以滿足效能需求；但是，在極特殊應用場景中，一個NIO執行緒負責監聽和處理所有的客戶端連線可能會存在效能問題。例如百萬客戶端併發連線，或者服務端需要對客戶端的握手訊息進行安全認證，認證本身非常損耗效能。在這類場景下，單獨一個Acceptor執行緒可能會存在效能不足問題，為了解決效能問題，產生了第三種Reactor執行緒模型——主從Reactor多執行緒模型。
主從Reactor執行緒模型的特點是：服務端用於接收客戶端連線的不再是一個單獨的NIO執行緒，而是一個獨立的NIO執行緒池。Acceptor接收到客戶端TCP連線請求處理完成後（可能包含接入認證等），將新建立的SocketChannel註冊到IO執行緒池（subReactor執行緒池）的某個IO執行緒上，由它負責SocketChannel的讀寫和編解碼工作。Acceptor執行緒池只用於客戶端的登入、握手和安全認證，一旦鏈路建立成功，就將鏈路註冊到後端subReactor執行緒池的IO執行緒上，由IO執行緒負責後續的IO操作。
利用主從NIO執行緒模型，可以解決1個服務端監聽執行緒無法有效處理所有客戶端連線的效能不足問題。Netty官方推薦使用該執行緒模型。它的工作流程總結如下：
1、從主執行緒池中隨機選擇一個Reactor執行緒作為Acceptor執行緒，用於繫結監聽埠，接收客戶端連線；
2、Acceptor執行緒接收客戶端連線請求之後，建立新的SocketChannel，將其註冊到主執行緒池的其他Reactor執行緒上，由其負責接入認證、IP黑白名單過濾、握手等操作；
3、然後也業務層的鏈路正式建立成功，將SocketChannel從主執行緒池的Reactor執行緒的多路複用器上摘除，重新註冊到Sub執行緒池的執行緒上，用於處理IO的讀寫操作。
3、無鎖化的序列設計
在大多數場景下，並行多執行緒處理可以提升系統的併發效能。但是，如果對於共享資源的併發訪問處理不當，會帶來嚴重的鎖競爭，這最終會導致效能的下降。為了儘可能地避免鎖競爭帶來的效能損耗，可以通過序列化設計，既訊息的處理儘可能在同一個執行緒內完成，期間不進行執行緒切換，這樣就避免了多執行緒競爭和同步鎖。
為了儘可能提升效能，Netty採用了序列無鎖化設計，在IO執行緒內部進行序列操作，避免多執行緒競爭導致的效能下降。表面上看，序列化設計似乎CPU利用率不高，併發程度不夠。但是，通過調整NIO執行緒池的執行緒引數，可以同時啟動多個序列化的執行緒並行執行，這種區域性無鎖化的序列執行緒設計相比一個佇列——多個工作執行緒模型效能更優。
Netty序列化設計工作原理圖如下：
Netty的NioEventLoop讀取到訊息後，直接呼叫ChannelPipeline的fireChannelRead(Object msg)，只要使用者不主動切換執行緒，一直會由NioEventLoop呼叫到使用者的Handler，期間不進行執行緒切換。這種序列化處理方式避免了多執行緒導致的鎖競爭，從效能角度看是最優的。
4、高效的併發程式設計
Netty中高效併發程式設計主要體現：
1、volatile的大量、正確使用；
2、CAS和原子類的廣泛使用；
3、執行緒安全容器的使用；
4、通過讀寫鎖提升併發效能。
5、高效能的序列化框架
影響序列化效能的關鍵因素總結如下：
1、序列化後的碼流大小（網路寬頻的佔用）；
2、序列化與反序列化的效能（CPU資源佔用）；
3、是否支援跨語言（異構系統的對接和開發語言切換）。
Netty預設提供了對GoogleProtobuf的支援，通過擴充套件Netty的編解碼介面，使用者可以實現其他的高效能序列化框架
6、零拷貝
Netty的“零拷貝”主要體現在三個方面：
1）、Netty的接收和傳送ByteBuffer採用DIRECT BUFFERS，使用堆外直接記憶體進行Socket讀寫，不需要進行位元組緩衝區的二次拷貝。如果使用傳統的堆記憶體（HEAP BUFFERS）進行Socket讀寫，JVM會將堆記憶體Buffer拷貝一份到直接記憶體中，然後才寫入Socket中。相比於堆外直接記憶體，訊息在傳送過程中多了一次緩衝區的記憶體拷貝。
2）、第二種“零拷貝 ”的實現CompositeByteBuf，它對外將多個ByteBuf封裝成一個ByteBuf，對外提供統一封裝後的ByteBuf介面。
3）、第三種“零拷貝”就是檔案傳輸，Netty檔案傳輸類DefaultFileRegion通過transferTo方法將檔案傳送到目標Channel中。很多作業系統直接將檔案緩衝區的內容傳送到目標Channel中，而不需要通過迴圈拷貝的方式，這是一種更加高效的傳輸方式，提升了傳輸效能，降低了CPU和記憶體佔用，實現了檔案傳輸的“零拷貝”。
7、記憶體池
隨著JVM虛擬機器和JIT即時編譯技術的發展，物件的分配和回收是個非常輕量級的工作。但是對於緩衝區Buffer，情況卻稍有不同，特別是對於堆外直接記憶體的分配和回收，是一件耗時的操作。為了儘量重用緩衝區，Netty提供了基於記憶體池的緩衝區重用機制。
8、靈活的TCP引數配置能力
Netty在啟動輔助類中可以靈活的配置TCP引數，滿足不同的使用者場景。合理設定TCP引數在某些場景下對於效能的提升可以起到的顯著的效果，總結一下對效能影響比較大的幾個配置項：
1）、SO_RCVBUF和SO_SNDBUF：通常建議值為128KB或者256KB;
2）、TCP_NODELAY：NAGLE演算法通過將緩衝區內的小封包自動相連，組成較大的封包，阻止大量小封包的傳送阻塞網路，從而提高網路應用效率。但是對於時延敏感的應用場景需要關閉該優化演算法；
3）、軟中斷：如果Linux核心版本支援RPS(2.6.35以上版本)，開啟RPS後可以實現軟中斷，提升網路吞吐量。RPS根據資料包的源地址，目的地址以及目的和源埠，計算出一個hash值，然後根據這個hash值來選擇軟中斷執行的CPU。從上層來看，也就是說將每個連線和CPU繫結，並通過這個hash值，來均衡軟中斷在多個CPU上，提升網路並行處理效能。