Netty做什么？第一个Netty服务如何写？Netty的IO和Reactor模型？Netty组件是什么？ByteBuf是什么？（Netty一）

一 概述

1.1 初步了解Netty

1. Netty是什么？

Netty是一个高性能的、异步的、基于事件驱动的网络应用型框架。

2. 为什么使用netty?

a Netty是基于Java的NIO实现的，对各种API进行统一封装。    
b 基于事件模型，我们可以在对应事件编码自己业务。让开发者聚焦业务。   
c 高度可定制线程模型，单线程，一个或者多个线程池。    
d Netty只依赖JDK底层api。    
e 在通信方面，减少不必要内存拷贝，提高性能。    
f 在安全方面，完整的SSL/TLS和StartTLS。 

3. Netty相对于NIO有什么优势？

a 对NIO中的API进行封装，使用简单。    
b 写出高质量的NIO程序，需要多线程和网络编程的知识积累。   
c NIO可靠性差，如：客户端从连、网络闪退、半包读写、失败缓存等问题。   
d NIO会导致Selector空轮询，最终导致CPU100%，jdk1.7仍然会有这个问题，只是发送概率变低了。  

1.2 Netty的架构是什么？

1. 核心（Core）

a 可扩展的事件模型。         
b 统一的通信api(无论是http还是socket都使用同意的api)。      
c 零拷贝机制与字节缓冲区。 

2. 传输服务（Transport Services）

a 支持socket和datagram(数据报)。     
b 支持http协议。    
c In-VM Pipe（管道协议）。 

3. 协议支持（Protocol Support）

a http 以及 websocket。     
b SSL 安全套接字协议⽀持。      
c Google Protobuf （序列化框架）。       
d ⽀持zlib、gzip压缩。    
e ⽀持⼤⽂件的传输。    
f RTSP（实时流传输协议，是TCP/IP协议体系中的⼀个应⽤层协议）。    
g ⽀持⼆进制协议并且提供了完整的单元测试。  

二 Netty中的模型

IO模型和Reactor模型

2.1 常见IO模型

2.1.1 BIO模型

对上图分析

a 客户端的并发数和服务端的线程数是一样多，随着并发量增加服务端线程数增加，服务端性能下降。     
b 当连接创建后，该线程没有操作，会进行堵塞，不会释放线程。极大浪费服务器资源。

2.1.2 NIO模型

1. 对上图组件解释

a Buffer:是缓冲区、底层通过数组实现。在NIO中所有的读写操作都是基于Buffer的。Java基本类型除了boolean都有缓冲区对象。 

b Channel:通常叫为通道，用于连接客户端和服务端。是双向的，可以读也可以写。 

c Selector:通常叫多路复用器，用于找出注册其上的发生读和写的channel。原理如下：        
	Selector不断轮询其上面的Channel，Channel发生读或者写，就会被Slector挑选出来。然后通过SelectionKey获取就绪Channel集合，进行IO读写操作。

2. 对上图进行分析

一个线程处理多个通道，避免多线程之间上下问切换造成系统开销。通道只有事件的时候，才进行读写操作。

2.1.3 AIO模型

1. 为什么要引入AIO模型

在NIO中，Selector多路复⽤器在做轮询时，如果没有事件发⽣，也会进⾏阻塞。
如何能把这个阻塞也优化掉呢？那么AIO就在这样的背景下诞⽣了。

2. AIO简介

叫异步IO,该异步依赖操作系统底层异步IO。

3. AIO的基本流程

用户线程通过系统调用，告知kernel内核启动某个IO操作，用户线程返回。kernel内核在
整个IO操作（包括数据准备、数据复制）完成后，通知⽤户程序，⽤户执⾏后续的业务操作。

4. AIO模型存在问题

a 完成事件的注册和传递，需要操作系统底层提供大量支持。
b Windows 系统下通过 IOCP 实现了真正的异步 I/O。但是目前高并发系统都是部署到Linux上。
c Linux系统支持AIO模型不稳定。该系统下异步都是以NIO实现的。

2.2 常见Reactor模型

2.2.1 Reactor模型概述

1. Reactor模型是什么？

是一种并发编程模型，是一种思想，具有指导意义。

2. 常见的Reactor模型

单线程模型、多线程模型、主从多线程模型。netty非常友好支持前面三种模型,一般采用主从架构方式。

3. Reactor模型三种角色

a Reactor 监听和分配事件
b Acceptor 处理客户端新连接，并分配请求到处理链中。
c Handler 将自身和事件绑定，执行读写操作(完成channel的读入，执行业务逻辑并将结果写道channel)。

2.2.1 单线程模型

上图说明

a 一个线程完成业务处理。
b Reactor相当于一个多路复用器，用于监听事件，并把发生的事件传递给Handler或者Acceptor。
c 如果是建立连接事件，Reactor传递给Acceptor。如果是读写事件，Reactor传给Handler。

1. 优点

a 优点
 结构简单、单线程完成，没有进程通信问题。对一些业务场景简单，对性能要求不高的应用场景。

2. 缺点

a 发挥不了服务器多核优势

b 客户端连接过多导致客户端连接多，Reactor线程负载过重。导致客户端连接超时，
  最终导致大量信息积压。性能低。
  
c 单点故障后，导致系统通信故障。

2.2.2 多线程模型

上图说明

相对于单线程而言，不同点在于，Handler只负责用户响应和事件分发。真正业务逻辑在work线程池中处理。

1. 存在问题

a 多线程数据共享比较复杂。如子线程完成业务处理后，把结果传递给主线程Reactor，
  就会涉及数据的互斥和保护机制。
  
b Reactor承担所有的监听和响应。如果百万客户端连接，获取服务端进行客户端握手安
  全认证，认证本身就很消耗性能。

2.2.3 主从多线程模型

上图说明

a Reactor分成两个部分，MainReactor负责监听server socket，用来处理网络io建立，
将建立的socketChannel指定注册给SubReactor。
b SubReactor建立和socket数据交互和事件业务处理。

1 优点

a 响应快 不必为单个同步事件所阻塞，虽然Reactor本身是同步的
b 可扩展性强 通过扩展SubReactor充分利用CPU资源
c 可复用性高 该模型和具体事件处理逻辑无关，具有很高复用性。

2.2.4 Netty模型(主要是主从多线程模型)

上图解释

a 在netty模型中，负责处理新连接的是BossGroup，负责其他事件的是WorkGroup。
 (Group代表线程池的概念)
 
b NioEventLoop表示一个不断循环处理任务的线程，用于监听绑定在上面的读/写事件。

c PipeLine里面放着一个个ChannelHandler，ChannelHandler用于业务处理。

三 第一个Netty服务

3.1 服务端

1. 依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.haopt.iot</groupId>
    <artifactId>first-netty</artifactId>
    <packaging>jar</packaging>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>io.netty</groupId>
            <artifactId>netty-all</artifactId>
            <version>4.1.50.Final</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.12</version>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <!-- java编译插件 -->
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <version>3.2</version>
                <configuration>
                    <source>1.8</source>
                    <target>1.8</target>
                    <encoding>UTF-8</encoding>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

2. 服务端-MyRPCServer

package com.haopt.netty.server;

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.buffer.UnpooledByteBufAllocator;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;

public class MyRPCServer {
    public void start(int port) throws Exception {
        // 主线程，不处理任何业务逻辑，只是接收客户的连接请求
        EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup(1);
        // 工作线程，线程数默认是：cpu核数*2
        EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
        try {
            // 服务器启动类
            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
            serverBootstrap.group(boss, worker) //设置线程组
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)  //配置server通道
                    .childHandler(new MyChannelInitializer()); //worker线程的处理器
            //ByteBuf 的分配要设置为非池化，否则不能切换到堆缓冲区模式
            serverBootstrap.childOption(ChannelOption.ALLOCATOR, UnpooledByteBufAllocator.DEFAULT);
            ChannelFuture future = serverBootstrap.bind(port).sync();
            System.out.println("服务器启动完成，端口为：" + port);
            //等待服务端监听端口关闭
            future.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            //优雅关闭
            boss.shutdownGracefully();
            worker.shutdownGracefully();
        }
    }

}

3. 服务端-ChannelHandler

package com.haopt.netty.server.handler;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.util.CharsetUtil;

public class MyChannelHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    /**
    * 获取客户端发来的数据
    * @param ctx
    * @param msg
    * @throws Exception
    */
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ByteBuf byteBuf = (ByteBuf) msg;
        String msgStr = byteBuf.toString(CharsetUtil.UTF_8);
        System.out.println("客户端发来数据：" + msgStr);
        //向客户端发送数据
        ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("ok", CharsetUtil.UTF_8));
    }
    
    /**
    * 异常处理
    * @param ctx
    * @param cause
    * @throws Exception
    */
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

4. 测试用例

package com.haopt.netty.myrpc;
import com.haopt.netty.server.MyRPCServer;
import org.junit.Test;
public class TestServer {
    @Test
    public void testServer() throws Exception{
        MyRPCServer myRPCServer = new MyRPCServer();
        myRPCServer.start(5566);
    }
}

3.2 客户端

1. 客户端-client

package com.haopt.netty.client;
import com.haopt.netty.client.handler.MyClientHandler;
import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
public class MyRPCClient {
    public void start(String host, int port) throws Exception {
        //定义⼯作线程组
        EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
        try {
            //注意：client使⽤的是Bootstrap
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
            bootstrap.group(worker)
            .channel(NioSocketChannel.class) //注意：client使⽤的是NioSocketChannel
            .handler(new MyClientHandler());
            //连接到远程服务
            ChannelFuture future = bootstrap.connect(host, port).sync();
            future.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
             worker.shutdownGracefully();
        }
    }
}

2. 客户端-(ClientHandler)

package com.haopt.netty.client.handler;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.util.CharsetUtil;
public class MyClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<ByteBuf> {
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf msg) throws Exception {
        System.out.println("接收到服务端的消息：" +
        msg.toString(CharsetUtil.UTF_8));
    }
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        // 向服务端发送数据
        String msg = "hello";
        ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(msg, CharsetUtil.UTF_8));
    }
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

四 Netty核心组件

4.1 Channel

1. 初识Channel

a 可以理解为socket连接，客户端和服务端连接的时候会创建一个channel。
负责基本的IO操作，例如：bind()、connect()、read()、write()。
b Netty的Channel接口所提供的API，大大减少了Socket类复杂性

2. 常见Channel（不同的协议和阻塞类型的连接会有不同的Channel类型与之对应）

a NioSocketChannel，NIO的客户端 TCP Socket 连接。

b NioServerSocketChannel，NIO的服务器端 TCP Socket 连接。

c NioDatagramChannel， UDP 连接。

d NioSctpChannel，客户端 Sctp 连接。

e NioSctpServerChannel，Sctp 服务器端连接，这些通道涵盖了UDP和TCP⽹络IO以及⽂件IO。

4.2 EventLoopGroup、EventLoop

1. 概述

有了Channel连接服务，连接之间消息流动。服务器发出消息称为出站，服务器接受消息称为入站。
那么消息出站和入站就产生了事件例如：连接已激活；数据读取；用户事件；异常事件；打开连接；
关闭连接等等。有了事件，有了事件就需要机制来监控和协调事件，这个机制就是EventLoop。

2. 初识EventLoopGroup、EventLoop
   
   对上图解释

a 一个EventLoopGroup包含一个或者多个EventLoop
b 一个EventLoop在生命周期内之和一个Thread绑定
c EventLoop上所有的IO事件在它专有的Thread上被处理。
d Channel在它生命周期只注册于一个Event Loop
e 一个Event Loop可能被分配给一个或者多个Channel

3 代码实现

// 主线程，不处理任何业务逻辑，只是接收客户的连接请求
EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup(1);
// ⼯作线程，线程数默认是：cpu*2
EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

4.3 ChannelHandler

1. 初识ChannelHandler

对于数据的出站和入栈的业务逻辑都是在ChannelHandler中。

2. 对于出站和入栈对应的ChannelHandler
   

ChannelInboundHandler ⼊站事件处理器
ChannelOutBoundHandler 出站事件处理器

3 开发中常用的ChannelHandler

a 在服务端编写ChannelHandler时继承的是ChannelInboundHandlerAdapter
b 在客户端编写ChannelHandler时继承的是SimpleChannelInboundHandler

注意： 两者的区别在于，前者不会释放消息数据的引⽤，⽽后者会释放消息数据的引⽤。

4.4 ChannelPipeline

1. 初识ChannelPipeline

将ChannelHandler串起来。一个Channel包含一个ChannelPipeline,而ChannelPipeline维护者一个ChannelHandler列表。
ChannelHandler与Channel和ChannelPipeline之间的映射关系，由ChannelHandlerContext进⾏维护。

如上图解释

ChannelHandler按照加⼊的顺序会组成⼀个双向链表，⼊站事件从链表的head往后传递到最后⼀个ChannelHandler。
出站事件从链表的tail向前传递，直到最后⼀个ChannelHandler，两种类型的ChannelHandler相互不会影响。

4.5 Bootstrap

1. 初识Bootstrap

是引导作用，配置整个netty程序，将各个组件串起来，最后绑定接口，启动服务。

2. Bootstrap两种类型（Bootstrap、ServerBootstrap）

客户端只需要一个EventLoopGroup，服务端需要两个EventLoopGroup。

上图解释

与ServerChannel相关联的EventLoopGroup 将分配⼀个负责为传⼊连接请求创建 Channel 的EventLoop。
⼀旦连接被接受，第⼆个 EventLoopGroup 就会给它的 Channel 分配⼀个 EventLoop。

4.6 Future

1. 初识

操作完成时通知应用程序的方式。这个对象可以看做异步操作执行结果占位符，它在将来某个时刻完成，并提供对其结果的访问。

2. ChannelFuture的由来

JDK 预置了 interface java.util.concurrent.Future，但是其所提供的实现，
只允许⼿动检查对应的操作是否已经完成，或者⼀直阻塞直到它完成。这是⾮常
繁琐的，所以 Netty 提供了它⾃⼰的实现--ChannelFuture，⽤于在执⾏异步
操作的时候使⽤。

3. Netty为什么完全是异步？

a ChannelFuture提供了⼏种额外的⽅法，这些⽅法使得我们能够注册⼀个或者多个  ChannelFutureListener实例。

b 监听器的回调⽅法operationComplete()，将会在对应的操作完成时被调⽤。
 然后监听器可以判断该操作是成功地完成了还是出错了。
  
c 每个 Netty 的出站 I/O 操作都将返回⼀个 ChannelFuture，也就是说，
 它们都不会阻塞。所以说，Netty完全是异步和事件驱动的。

4.7 组件小结

上图解释

将组件串起来

五 缓存区-ByteBuf

5.1 ByteBuf概述

1. 初识ByteBuf

JavaNIO提供了缓存容器(ByteBuffer)，但是使用复杂。因此netty引入缓存ButeBuf，
一串字节数组构成。

2. ByteBuf两个索引(readerIndex，writerIndex)

a readerIndex 将会根据读取的字节数递增
b writerIndex 也会根据写⼊的字节数进⾏递增

注意：如果readerIndex超过了writerIndex的时候，Netty会抛出IndexOutOf-BoundsException异常。

5.2 ByteBuf基本使用

1. 读取

package com.haopt.netty.myrpc.test;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.util.CharsetUtil;
public class TestByteBuf01 {
    public static void main(String[] args) {
        //构造
        ByteBuf byteBuf = Unpooled.copiedBuffer("hello world",
        CharsetUtil.UTF_8);
        System.out.println("byteBuf的容量为：" + byteBuf.capacity());
        System.out.println("byteBuf的可读容量为：" + byteBuf.readableBytes());
        System.out.println("byteBuf的可写容量为：" + byteBuf.writableBytes());
        while (byteBuf.isReadable()){ //⽅法⼀：内部通过移动readerIndex进⾏读取
        	System.out.println((char)byteBuf.readByte());
        }
        //⽅法⼆：通过下标直接读取
        for (int i = 0; i < byteBuf.readableBytes(); i++) {
        	System.out.println((char)byteBuf.getByte(i));
        }
        //⽅法三：转化为byte[]进⾏读取
        byte[] bytes = byteBuf.array();
        for (byte b : bytes) {
        System.out.println((char)b);
        }
    }
}

2. 写入

package com.haopt.netty.myrpc.test;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.util.CharsetUtil;
public class TestByteBuf02 {
    public static void main(String[] args) {
        //构造空的字节缓冲区，初始⼤⼩为10，最⼤为20
        ByteBuf byteBuf = Unpooled.buffer(10,20);
        System.out.println("byteBuf的容量为：" + byteBuf.capacity());
        System.out.println("byteBuf的可读容量为：" + byteBuf.readableBytes());
        System.out.println("byteBuf的可写容量为：" + byteBuf.writableBytes());
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
        	byteBuf.writeInt(i); //写⼊int类型，⼀个int占4个字节
        }
        System.out.println("ok");
        System.out.println("byteBuf的容量为：" + byteBuf.capacity());
        System.out.println("byteBuf的可读容量为：" + byteBuf.readableBytes());
        System.out.println("byteBuf的可写容量为：" + byteBuf.writableBytes());
        while (byteBuf.isReadable()){
        	System.out.println(byteBuf.readInt());
        }
    }
}

3. 丢弃已读字节
   

package com.haopt.netty.myrpc.test;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.util.CharsetUtil;
public class TestByteBuf03 {
    public static void main(String[] args) {
        ByteBuf byteBuf = Unpooled.copiedBuffer("hello world",CharsetUtil.UTF_8);
        System.out.println("byteBuf的容量为：" + byteBuf.capacity());
        System.out.println("byteBuf的可读容量为：" + byteBuf.readableBytes());
        System.out.println("byteBuf的可写容量为：" + byteBuf.writableBytes());
        while (byteBuf.isReadable()){
        	System.out.println((char)byteBuf.readByte());
        }
        byteBuf.discardReadBytes(); //丢弃已读的字节空间
        System.out.println("byteBuf的容量为：" + byteBuf.capacity());
        System.out.println("byteBuf的可读容量为：" + byteBuf.readableBytes());
        System.out.println("byteBuf的可写容量为：" + byteBuf.writableBytes());
    }
}

4. clear()
   

package com.haopt.netty.myrpc.test;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.util.CharsetUtil;
public class TestByteBuf04 {
    public static void main(String[] args) {
        ByteBuf byteBuf = Unpooled.copiedBuffer("hello world",CharsetUtil.UTF_8);
        System.out.println("byteBuf的容量为：" + byteBuf.capacity());
        System.out.println("byteBuf的可读容量为：" + byteBuf.readableBytes());
        System.out.println("byteBuf的可写容量为：" + byteBuf.writableBytes());
        byteBuf.clear(); //重置readerIndex 、 writerIndex 为0
        System.out.println("byteBuf的容量为：" + byteBuf.capacity());
        System.out.println("byteBuf的可读容量为：" + byteBuf.readableBytes());
        System.out.println("byteBuf的可写容量为：" + byteBuf.writableBytes());
    }
}

5.3 ByteBuf 使⽤模式

5.3.1 根据存放缓冲区，分为三类

1. 堆缓存区

内存的分配和回收速度⽐较快，可以被JVM⾃动回收，缺点是，如果进⾏socket的IO读写，需要额外做⼀次内存复制，将堆内存对应的缓冲区复制到内核Channel中，性能会有⼀定程度的下降。
由于在堆上被 JVM 管理，在不被使⽤时可以快速释放。可以通过 ByteBuf.array() 来获取 byte[] 数
据。

2. 直接缓存区

⾮堆内存，它在对外进⾏内存分配，相⽐堆内存，它的分配和回收速度会慢⼀些，但是
将它写⼊或从Socket Channel中读取时，由于减少了⼀次内存拷⻉，速度⽐堆内存块。

3. 复合缓存区

顾名思义就是将上述两类缓冲区聚合在⼀起。Netty 提供了⼀个 CompsiteByteBuf，
可以将堆缓冲区和直接缓冲区的数据放在⼀起，让使⽤更加⽅便。

5.3.2 缓存区选择

//默认使⽤的是DirectByteBuf，如果需要使⽤HeapByteBuf模式，则需要进⾏系统参数的设置.

//netty中IO操作都是基于Unsafe完成的
System.setProperty("io.netty.noUnsafe", "true"); 
//ByteBuf的分配要设置为⾮池化，否则不能切换到堆缓冲器模式
serverBootstrap.childOption(ChannelOption.ALLOCATOR,UnpooledByteBufAllocator.DEFAULT);

5.3.3 ByteBuf的分配

1. Netty 提供了两种 ByteBufAllocator的实现

PooledByteBufAllocator，实现了ByteBuf的对象的池化，提⾼性能减少并最⼤限度地减少内存碎⽚。
UnpooledByteBufAllocator，没有实现对象的池化，每次会⽣成新的对象实例。

2. 代码实现

//通过ChannelHandlerContext获取ByteBufAllocator实例
ctx.alloc();
//通过channel也可以获取
channel.alloc();

//Netty默认使⽤了PooledByteBufAllocator

//可以在引导类中设置⾮池化模式
serverBootstrap.childOption(ChannelOption.ALLOCATOR,UnpooledByteBufAllocator.DEFAULT);
//或通过系统参数设置
System.setProperty("io.netty.allocator.type", "pooled");
System.setProperty("io.netty.allocator.type", "unpooled");

5.5 ByteBuf的释放

ByteBuf如果采⽤的是堆缓冲区模式的话，可以由GC回收，但是如果采⽤的是直接缓冲区，就不受GC的
管理，就得⼿动释放，否则会发⽣内存泄露。

5.5.1 ByteBuf的手动释放

1. 实现逻辑

⼿动释放，就是在使⽤完成后，调⽤ReferenceCountUtil.release(byteBuf); 进⾏释放。
通过release⽅法减去 byteBuf 的使⽤计数，Netty 会⾃动回收 byteBuf。

代码

/**
* 获取客户端发来的数据
*
* @param ctx
* @param msg
* @throws Exception
*/
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
    ByteBuf byteBuf = (ByteBuf) msg;
    String msgStr = byteBuf.toString(CharsetUtil.UTF_8);
    System.out.println("客户端发来数据：" + msgStr);
    //释放资源
    ReferenceCountUtil.release(byteBuf);
}

注意：⼿动释放可以达到⽬的，但是这种⽅式会⽐较繁琐，如果⼀旦忘记释放就可能会造成内存泄露。

5.5.1 ByteBuf的自动释放

⾃动释放有三种⽅式，分别是：⼊站的TailHandler、继承SimpleChannelInboundHandler、
HeadHandler的出站释放。

1. TailHandler

Netty的ChannelPipleline的流⽔线的末端是TailHandler，默认情况下如果每个⼊站
处理器Handler都把消息往下传，TailHandler会释放掉ReferenceCounted类型的消息。

/**
* 获取客户端发来的数据
* @param ctx
* @param msg
* @throws Exception
*/
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
    ByteBuf byteBuf = (ByteBuf) msg;
    String msgStr = byteBuf.toString(CharsetUtil.UTF_8);
    System.out.println("客户端发来数据：" + msgStr);
    //向客户端发送数据
    ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("ok", CharsetUtil.UTF_8));
    ctx.fireChannelRead(msg); //将ByteBuf向下传递
}

在DefaultChannelPipeline中的TailContext内部类会在最后执⾏：

@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
	onUnhandledInboundMessage(ctx, msg);
}
//最后会执⾏
protected void onUnhandledInboundMessage(Object msg) {
  try {
      logger.debug(
      "Discarded inbound message {} that reached at the tail of the
      pipeline. " + "Please check your pipeline configuration.", msg);
  } finally {
  	 ReferenceCountUtil.release(msg); //释放资源
  }
}

2. SimpleChannelInboundHandler

当ChannelHandler继承了SimpleChannelInboundHandler后，在SimpleChannelInboundHandler的
channelRead()⽅法中，将会进⾏资源的释放，我们的业务代码也需要写⼊到channelRead0()中。

//SimpleChannelInboundHandler中的channelRead()
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
    boolean release = true;
    try {
      if (acceptInboundMessage(msg)) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        I imsg = (I) msg;
        channelRead0(ctx, imsg);
      } else {
        release = false;
        ctx.fireChannelRead(msg);
      }
    } finally {
      if (autoRelease && release) {
      	ReferenceCountUtil.release(msg); //在这⾥释放
      }
    }
}

使用：

package com.haopt.myrpc.client.handler;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.util.CharsetUtil;
public class MyClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<ByteBuf> {
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf msg) throws Exception {
      System.out.println("接收到服务端的消息：" +
      msg.toString(CharsetUtil.UTF_8));
    }
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
      // 向服务端发送数据
      String msg = "hello";
      ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(msg, CharsetUtil.UTF_8));
    }
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
      cause.printStackTrace();
      ctx.close();
    }
}

3. HeadHandler

出站处理流程中，申请分配到的 ByteBuf，通过 HeadHandler 完成⾃动释放。
在出站流程开始的时候，通过调⽤ ctx.writeAndFlush(msg)，Bytebuf 缓冲
区开始进⼊出站处理的 pipeline 流⽔线 。在每⼀个出站Handler中的处理完
成后，最后消息会来到出站的最后⼀棒 HeadHandler，再经过⼀轮复杂的调⽤，
在flush完成后终将被release掉。

package com.haopt.myrpc.client.handler;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.util.CharsetUtil;
public class MyClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<ByteBuf> {
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf msg) throws
Exception {
System.out.println("接收到服务端的消息：" +
msg.toString(CharsetUtil.UTF_8));
}
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
// 向服务端发送数据
String msg = "hello";
ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(msg, CharsetUtil.UTF_8));
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)
throws Exception {
cause.printStackTrace();
ctx.close();
}
}

5.6 ByteBuf小结

a ⼊站处理流程中，如果对原消息不做处理，调⽤ ctx.fireChannelRead(msg) 把
  原消息往下传，由流⽔线最后⼀棒 TailHandler 完成⾃动释放。
  
b 如果截断了⼊站处理流⽔线，则可以继承 SimpleChannelInboundHandler ，
  完成⼊站ByteBuf ⾃动释放。
  
c 出站处理过程中，申请分配到的 ByteBuf，通过 HeadHandler 完成⾃动释放。

d ⼊站处理中，如果将原消息转化为新的消息并调⽤ ctx.fireChannelRead(newMsg)
  往下传，那必须把原消息release掉。
  
e ⼊站处理中，如果已经不再调⽤ ctx.fireChannelRead(msg) 传递任何消息，
  也没有继承SimpleChannelInboundHandler 完成⾃动释放，那更要把原消息
  release掉。

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