Java网络编程之Netty

一、Netty概述

　　Netty 是由JBOSS 提供的一个java 开源框架。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。

　　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 相当简化和流线化了网络应用的编程开发过程，例如，TCP 和UDP 的socket 服务开发。

　　“快速”和“简单”并不用产生维护性或性能上的问题。Netty 是一个吸收了多种协议的实现经验，这些协议包括FTP,SMTP,HTTP，各种二进制，文本协议，并经过相当精心设计的项目，最终，Netty 成功的找到了一种方式，在保证易于开发的同时还保证了其应用的性能，稳定性和伸缩性。

　　Netty 从4.x 版本开始，需要使用JDK1.6 及以上版本提供基础支撑。

　　在设计上：针对多种传输类型的统一接口 - 阻塞和非阻塞；简单但更强大的线程模型；真正的无连接的数据报套接字支持；链接逻辑支持复用；

　　在性能上：比核心 Java API 更好的吞吐量，较低的延时；资源消耗更少，这个得益于共享池和重用；减少内存拷贝

　　在健壮性上：消除由于慢，快，或重载连接产生的 OutOfMemoryError；消除经常发现在 NIO 在高速网络中的应用中的不公平的读/写比

　　在安全上：完整的 SSL / TLS 和 StartTLS 的支持且已得到大量商业应用的真实验证,如：Hadoop 项目的Avro（RPC 框架）、Dubbo、Dubbox等RPC框架。

二、Netty架构

三、Netty线程模型

Netty中支持单线程模型，多线程模型，主从多线程模型。

1，单线程模型

　　在ServerBootstrap调用方法group的时候，传递的参数是同一个线程组，且在构造线程组的时候，构造参数为1，这种开发方式，就是一个单线程模型。

　　个人机开发测试使用。不推荐。

2，多线程模型

　　在ServerBootstrap调用方法group的时候，传递的参数是两个不同的线程组。负责监听的acceptor线程组，线程数为1，也就是构造参数为1。负责处理客户端任务的线程组，线程数大于1，也就是构造参数大于1。这种开发方式，就是多线程模型。

　　长连接，且客户端数量较少，连接持续时间较长情况下使用。如：企业内部交流应用。

3，主从多线程模型

　　在ServerBootstrap调用方法group的时候，传递的参数是两个不同的线程组。负责监听的acceptor线程组，线程数大于1，也就是构造参数大于1。负责处理客户端任务的线程组，线程数大于1，也就是构造参数大于1。这种开发方式，就是主从多线程模型。

　　长连接，客户端数量相对较多，连接持续时间比较长的情况下使用。如：对外提供服务的相册服务器。

四、Netty中的技术点

拆包粘包问题解决

　　netty使用tcp/ip协议传输数据。而tcp/ip协议是类似水流一样的数据传输方式。多次访问的时候有可能出现数据粘包的问题，解决这种问题的方式如下：

1，定长数据流

　　客户端和服务器，提前协调好，每个消息长度固定。（如：长度10）。如果客户端或服务器写出的数据不足10，则使用空白字符补足（如：使用空格）。

2，特殊结束符

　　客户端和服务器，协商定义一个特殊的分隔符号，分隔符号长度自定义。如：‘#’、‘$_$’、‘AA@’。在通讯的时候，只要没有发送分隔符号，则代表一条数据没有结束。

3，协议

　　相对最成熟的数据传递方式。有服务器的开发者提供一个固定格式的协议标准。客户端和服务器发送数据和接受数据的时候，都依据协议制定和解析消息。

序列化对象

　　JBoss Marshalling序列化，Java是面向对象的开发语言。传递的数据如果是Java对象，应该是最方便且可靠。

定时断线重连

　　客户端断线重连机制。

　　客户端数量多，且需要传递的数据量级较大。可以周期性的发送数据的时候，使用。要求对数据的即时性不高的时候，才可使用。

　　优点： 可以使用数据缓存。不是每条数据进行一次数据交互。可以定时回收资源，对资源利用率高。相对来说，即时性可以通过其他方式保证。如： 120秒自动断线。数据变化1000次请求服务器一次。300秒中自动发送不足1000次的变化数据。

心跳检测

　　使用定时发送消息的方式，实现硬件检测，达到心态检测的目的。

　　心跳监测是用于检测电脑硬件和软件信息的一种技术。如：CPU使用率，磁盘使用率，内存使用率，进程情况，线程情况等。

　　需要下载一个zip压缩包。内部包含若干sigar需要的操作系统文件。sigar插件是通过JVM访问操作系统，读取计算机硬件的一个插件库。读取计算机硬件过程中，必须由操作系统提供硬件信息。硬件信息是通过操作系统提供的。zip压缩包中是sigar编写的操作系统文件，如：windows中的动态链接库文件。

　　解压需要的操作系统文件，将操作系统文件赋值到${Java_home}/bin目录中。

五、数据流的传输处理

　　在基于流的传输里比如TCP/IP，接收到的数据会先被存储到一个socket接收缓冲里。不幸的是，基于流的传输并不是一个数据包队列，而是一个字节队列。即使你发送了2个独立的数据包，操作系统也不会作为2个消息处理而仅仅是作为一连串的字节而言。因此这是不能保证你远程写入的数据就会准确地读取。所以一个接收方不管他是客户端还是服务端，都应该把接收到的数据整理成一个或者多个更有意思并且能够让程序的业务逻辑更好理解的数据。

　　在处理流数据粘包拆包时，可以使用下述处理方式：

　　使用定长数据处理，如：每个完整请求数据长度为8字节等。（FixedLengthFrameDecoder）

　　使用特殊分隔符的方式处理，如：每个完整请求数据末尾使用’\0’作为数据结束标记。（DelimiterBasedFrameDecoder）

　　使用自定义协议方式处理，如：http协议格式等。

　　使用POJO来替代传递的流数据，如：每个完整的请求数据都是一个RequestMessage对象，在Java语言中，使用POJO更符合语种特性，推荐使用。