Netty 实现高并发通讯原理理解

1.前言

最近写了很多关于Netty应用级别的文章，针对为什么选择Netty来实现高并发通讯，Netty实现高并发通讯的原理是什么？今天有时间把我对Netty的一些理解做个简单的说明，如有不对欢迎指正与探讨。

2.Netty工作原理

上图是我对Netty实现高并发通讯工作机制的一个简单理解，当我们的智能终端接入到网关程序后，首先是由一个线程池进行进行绑定操作，我们叫它（parentGroup），绑定之后将后续的事情交给另外一个线程池进行后续的处理，我们叫它（childGroup）

parentGroup 负责处理客户端的TCP连接请求，如果服务端只有一个端口需要监听，建议将其线程数设置为1，相当于Reactor模型中的Acceptor线程池。childGroup 负责I/O的读写操作，通过 ServerBootstrap 的 group 方法进行设置，用于后续产生的 Channel 绑定，相当于Reactor模型中的NIO线程池。可以不设置线程数，默认为当前服务器的处理器核心数*2。

这里会有人疑问，并没有提及Netty如何实现高并发通讯机制，接触过Netty的都清楚，Netty是NIO框架，使用到Selector组件进行实现多路复用，其实通过上图workGroup一个EventLoop管理多个Channel，其实就是采用的Selector来实现的。

另外Netty采用的是零拷贝ByteBuf，可以减少内存复制，从而减少GC，提升效率，并且其相应的read与write操作也是非常好用的。

3.实现代码解析

package com.gateway.xxxx.netty;import com.gateway.xxxx.constants.Constant;
import com.gateway.xxxx.netty.codec.FrameDecoder;
import com.gateway.xxxx.netty.codec.ProtocolDecoder;
import com.gateway.xxxx.netty.codec.ProtocolEncoder;
import com.gateway.xxxx.netty.handler.BusinessHandler;
import com.gateway.xxxx.netty.handler.LoginHandler;
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.timeout.IdleStateHandler;
import io.netty.util.concurrent.EventExecutorGroup;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** TCP服务类* @author Mr.xxx* @date 20210101*/
@Slf4j
public class TcpServer extends Thread{private int port;private EventLoopGroup bossGroup;private EventLoopGroup workerGroup;private ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();//这里引入计数器的意思是如果开启多个TCP服务，可以通过计数器来判断是否所有的tcp服务都已经正常启动private CountDownLatch countDownLatch;public TcpServer(int port, CountDownLatch countDownLatch) {this.port = port;this.countDownLatch = countDownLatch;bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);workerGroup = new NioEventLoopGroup();//启动一个EventExecutorGroup来处理比较耗时的业务final EventExecutorGroup executorGroup = new DefaultEventExecutorGroup(Math.max(threadPoolSize, Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2));serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class).option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024).childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true).childOption(ChannelOption.TCP_NODELAY, true).childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ch.pipeline().addLast(new IdleStateHandler(HcIotConstant.READER_IDLE_TIME, 0, 0, TimeUnit.SECONDS));ch.pipeline().addLast(new FrameDecoder());//添加一个接收数据包预处理业务，和统一的指令下发封装业务ch.pipeline().addLast(ProtocolDecoder.INSTANCE, new ProtocolEncoder());//添加一个登录鉴权ch.pipeline().addLast(LoginHandler.INSTANCE);//添加一个业务处理（业务处理比较耗时，这里可以使用EventExecutorGroup来处理比较耗时的业务）ch.pipeline().addLast(executorGroup,BusinessHandler.INSTANCE);}});}@Overridepublic void run() {bind();}/*** 绑定端口启动服务*/private void bind() {serverBootstrap.bind(port).addListener(future -> {if (future.isSuccess()) {log.info("{} TCP服务器启动,端口:{}", protocolType, port);countDownLatch.countDown();} else {log.error("{} TCP服务器启动失败,端口:{}", protocolType, port, future.cause());System.exit(-1);}});}/*** 关闭服务端*/public void shutdown() {workerGroup.shutdownGracefully();bossGroup.shutdownGracefully();log.info("{} TCP服务器关闭,端口:{}", protocolType, port);}
}

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