Netty 简介 - 高性能原理 + 关键组件模型

Netty > java.nio + java.net

 

Netty 是一个 NIO 框架。
它的设计强调了“分离关注点”（Separation Of Concerns）。
它通过事件机制，将业务逻辑与无关的技术逻辑隔离，通过抽象层填补 基础平台 和 业务开发 之间的鸿沟。
Netty 极大地简化了网络编程（如，TCP/UDP socket 服务器）。可以利用它更快速容易地开发网络应用。

 

Netty 如何实现高性能

Netty 没有 Java 核心类库那么强烈的通用性、跨平台等负担。
它针对性能等特定目标、及Linux等特定环境，采用了极致的优化手段。
 

• 通过更优雅的 Reactor 模式实现灵活的线程模型，
  利用 EventLoop 等机制，高效地管理大量的 Channel。

• 充分利用 Java 的 Zero-Copy 机制等多种技巧，从多种角度降低内存分配和回收的开销。如：
  池化的 Direct Buffer 可提高IO性能、减少对象的创建与销毁。
  利用反射直接操纵 SelectionKey

• 使用更多本地代码。如，直接利用 JNI 调用 Open SSL，性能比 Java 内建的 SSL引擎更好。
• 通信协议、序列化 等其它方面的优化。

《Writing Highly Performant Network Frameworks on the JVM - A Love-Hate Relationship》
 

如，Netty 的 ChannelOutboundBuffer 中利用 AtomicLongFieldUpdater 而不是直接使用 AtomicLong。

public final class ChannelOutboundBuffer {
  private static final AtomicLongFieldUpdater TOTAL_PENDING_SIZE_UPDATER =
      AtomicLongFieldUpdater.newUpdater(ChannelOutboundBuffer.class, "totalPendingSize");

  private volatile long totalPendingSize;
  ...
}

 

借鉴意义

虽然 Netty 的很多优化技巧对于追求极致性能有一定借鉴意义，但一般业务开发中要谨慎采用。
如，直接调用本地方法会对加大内存管理的难度，不同平台上部署应用时兼容性风险较大。
不同版本的JDK中，某些 Unsafe 方法的命名空间就不同。

 

使用 Netty 时的关键组件

基于官方代码示例 EchoServer

 

• ServerBootstrap：服务端程序入口。Netty通过这种机制简化服务端的生命周期管理。
  创建 Channel、注册端口、绑定 Handler 等。
  客户端对应的是 Bootstrap
• Channel：Netty 中的各类 Channel 针对应用开发，提供了相对易用的抽象方法。
  Channel 和 Selector 等概念依然是 Netty 的基础组件。
• EventLoop：这是 Netty 处理事件的核心机制。它负责 注册感兴趣的事件、调度Handler 等。
• ChannelFuture：这是 Netty 实现异步IO 的基础。它保证了同一个 Channel 操作的调用顺序。
  Netty 扩展了 Java 标准 Future，提供了针对特定场景的 Future。
• ChannelHandler：这是放置业务逻辑的地方。
• ChannelPipeline：这是 ChannelHandler 链条的容器。