软件设计：netty框架概述

作者:the.forgotten更新于： 2020-04-15 15:10:26

　　Netty是由JBOSS提供的一个java开源框架，现为Github上的独立项目。Netty提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工具，用以快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序。

　　概述

　　最近在学习netty的相关知识，也在看netty的源码，光看不练假把式，所以也正好利用自己学习的机会写几篇netty的分析文章，主要还是一些源码解析的文章，一方面有输出会促使自己在看源码，学习原理的过程中更系统，更深入，同时也能加强记忆，巩固对知识的理解。

　　关于netty的简介和应用我就不做介绍了，在网络上都能搜索到相关的资料。

　　netty是一个性能非常优秀的网络框架，采用reactor模式，使用非常高效的基于事件驱动的io线程模型，即经典的多路复用的io模式。关于io线程模型其实又是一个很大的话题，涉及到操作系统的底层原理，后面有时间我也打算深入学习一下这方面的知识，并写一些相关的分析文章。

　　我的整体思路是这样的：首先，以netty提供给用户的常用的接口为切入点，一步步地深入netty内核进行分析，因为netty的模块众多，而且某一个层级往往有很多种平级的模块，这些不同的模块一般代表了不同的实现机制或不同的功能，如根据多路复用系统调用的不同就分为EpollEventLoop，NioEventloop，KQueueEventLoop等；根据不同的应用层协议把编解码器分为不同种类，如http，smtp,http2,XML等等。所以，我们只需要分析其中的一套，其他类型的在实际用到时在深入了解，这样既能整体上掌握框架，也能深入实现的细节。

　　netty应用示例

　　之前对spark-core的源码进行过一些讲解，分析了spark-core中的大部分模块，但是其中有一个很重要的模块却没有分析，那就是spark的rpc模块，spark的rpc模块是基于netty实现的，也是对netty的一个很典型的应用，所以这里我还是以spark中的rpc模块为示例，切入netty的源码分析。

　　//初始化netty服务端

　　privatevoidinit(StringhostToBind,intportToBind){

　　//io模式，有两种选项NIO,EPOLL

　　IOModeioMode=IOMode.valueOf(conf.ioMode());

　　//创建bossGroup和workerGroup，即主线程组合子线程组

　　EventLoopGroupbossGroup=

　　NettyUtils.createEventLoop(ioMode,conf.serverThreads(),conf.getModuleName()+"-server");

　　EventLoopGroupworkerGroup=bossGroup;

　　//缓冲分配器，分为堆内存和直接内存

　　PooledByteBufAllocatorallocator=NettyUtils.createPooledByteBufAllocator(

　　conf.preferDirectBufs(),true/*allowCache*/,conf.serverThreads());

　　//创建一个netty服务端引导对象，并设置相关参数

　　bootstrap=newServerBootstrap()

　　.group(bossGroup,workerGroup)

　　.channel(NettyUtils.getServerChannelClass(ioMode))

　　.option(ChannelOption.ALLOCATOR,allocator)

　　.childOption(ChannelOption.ALLOCATOR,allocator);

　　//内存使用的度量对象

　　this.metrics=newNettyMemoryMetrics(

　　allocator,conf.getModuleName()+"-server",conf);

　　//排队的连接数

　　if(conf.backLog()>0){

　　bootstrap.option(ChannelOption.SO_BACKLOG,conf.backLog());

　　}

　　//socket接收缓冲区大小

　　if(conf.receiveBuf()>0){

　　bootstrap.childOption(ChannelOption.SO_RCVBUF,conf.receiveBuf());

　　}

　　//socket发送缓冲区大小

　　if(conf.sendBuf()>0){

　　bootstrap.childOption(ChannelOption.SO_SNDBUF,conf.sendBuf());

　　}

　　//子channel处理器

　　bootstrap.childHandler(newChannelInitializer(){

　　@Override

　　protectedvoidinitChannel(SocketChannelch){

　　RpcHandlerrpcHandler=appRpcHandler;

　　for(TransportServerBootstrapbootstrap:bootstraps){

　　rpcHandler=bootstrap.doBootstrap(ch,rpcHandler);

　　}

　　context.initializePipeline(ch,rpcHandler);

　　}

　　});

　　InetSocketAddressaddress=hostToBind==null?

　　newInetSocketAddress(portToBind):newInetSocketAddress(hostToBind,portToBind);

　　//绑定到ip地址和端口

　　channelFuture=bootstrap.bind(address);

　　//同步等待绑定成功

　　channelFuture.syncUninterruptibly();

　　port=((InetSocketAddress)channelFuture.channel().localAddress()).getPort();

　　logger.debug("Shuffleserverstartedonport:{}",port);

　　}

　　netty使用一个引导对象ServerBootstrap来引导服务端的启动，最后的bootstrap.bind(address)实际出发了一系列的初始化机制。

　　总结

　　本节，我主要是开了一个头，以spark中rpc服务端的初始化为例子切入netty的源码。

　　也就是说，Netty是一个基于NIO的客户、服务器端编程框架，使用Netty可以确保你快速和简单的开发出一个网络应用，例如实现了某种协议的客户、服务端应用。Netty相当于简化和流线化了网络应用的编程开发过程，例如:基于TCP和UDP的socket服务开发。