心有 netty 一点通！

一、标准的netty线程模型

双池合璧：

1、连接线程池：

连接线程池专门负责监听客户端连接请求，并完成连接的建立（包括诸如握手、安全认证等过程）。

连接的建立本身是一个极其复杂、损耗性能的过程，此处使用线程池，能够极大的增加处理客户端连接的能力。

2、I/O线程池：

连接线程池会将成功建立的连接注册到后端I/O线程池，由I/O线程池负责对相应连接的网络数据进行读写、编解码处理。

在实际应用中，我们通常会定义相应的业务消息协议，并选择合适的序列化机制，netty I/O线程池部分根据预设的规则进行数据的编解码。

二、延伸的业务线程池

其实我们这里说的业务线程池不在网络层处理逻辑里。处理到I/O线程池部分，所需要的请求数据已经处理完毕，涉及具体的业务处理逻辑，比较复杂的，或者时间、性能消耗特别大的，通常我们会单独设置相应的线程池来处理。

三、netty的极致性能设计

1、无锁化设计

I/O线程的内部串行化：

局部无锁化串行处理，避免多线程切换带来的复杂性及性能损耗（锁竞争、CPU资源分配）。至于对于处理能力的考虑，可以通过调整I/O线程池容量来平衡。

尽量避免I/O线程和业务线程混淆及切换。

2、直接内存使用

TCP接收和发送使用直接内存代替堆内存，避免了数据在堆内存和主内存之间的复制消耗，提升了I/O读取和写入的性能。

3、transferTo

依赖于操作系统零拷贝特性直接将缓冲区数据发送到相应的通道。

传统的方式，先将源文件拷贝到内存，然后由内存写到目的文件。

netty 利用 NIO FileChannel transferTo方法，通道对通道写数据。

4、CompositeByteBuf

组合缓存使用可以像操作单个缓存一样操作多个缓存，避免了传统的操作方式带来的内存复制性能消耗。

5、内存池使用

netty支持通过内存池的方式循环利用ByteBuf，避免了频繁的创建，销毁ByteBuf带来的资源及性能损耗。

ByteBuf byte数据缓冲区，是NIO编程的主要对象。高负载情景下，ByteBuf内存池使用，可以有效降低GC频率。

PoolArena netty的内存池实现类。PoolArena 是由多个Chunk组成的大块内存区域，每个Chunk由一个多个Page组成。

Chunk：组织管理Page的内存分配和释放，Page被构建为二叉树形式：

PoolSubpage：对于小于Page的内存使用，直接在Page中完成分配，每个Page切分为大小相同的多个存储块儿，存储块儿的大小由第一次申请的内存块儿大小决定。

回收：netty使用状态位标识Chunk及Page内存可用性，Chunk标识二叉树Page节点使用状态；Page标识内部内存块儿的使用状态。

6、线程安全优化

合理的使用线程安全容器、原子类等，提升系统的并发处理能力，

7、引用计数器

通过引用计数器及时的申请释放不再引用的对象，细粒度的内存管理降低了GC的频率，减少GC带来的时延增大和CPU损耗。

Netty 4中 ByteBuf 和 ByteBufHolder 引入引用计数器功能（实现ReferenceCounted接口），在特定的对象上跟踪引用的数目。

引用计数器初始为1。如果对象活动的引用计数器大于0，则不会被释放。当引用计数减少到0，实例将会被释放。这也是 PooledByteBufAllocator 内存池应用的核心特性。