传统 I / O 与 NIO 的区别，netty框架的简单了解
一、传统IO编程 1. 阻塞式I/O的通信模型示意图 每个客户端连接过来后，服务端都会启动一个线程去处理该客户端的请求
2. 业务场景 客户端每隔两秒发送字符串给服务端，服务端收到之后打印到控制台
3. 代码实现 服务端实现 ：
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客户端实现：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 public class IOClient public static void main (String[] args) throws Exception for (int i = 0 ; i < 5 ; i++) { new ClientDemo ().start (); } } static class ClientDemo extends Thread @Override public void run () try { Socket socket = new Socket ( "127.0.0.1" , 8000 ); OutputStream out = socket.getOutputStream ( ); while (true ){ out.write ( "你好，服务端" .getBytes ( ) ); Thread.sleep ( 2000 ); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace ( ); } } } }
4.存在的问题 从服务端代码中我们可以看到，在传统的IO模型中，每个连接创建成功之后都需要一个线程来维护，每个线程包含一个while死循环 。
如果在用户数量较少的情况下运行是没有问题的，但是对于用户数量比较多的业务来说，服务端可能需要支撑成千上万的连接，IO模型可能就不太合适了 。
如果有1万个连接就对应1万个线程，继而1万个while死循环 ，这种模型存在以下问题：
当客户端越多，就会创建越多的处理线程。线程是操作系统中非常宝贵的资源，同一时刻有大量的线程处于阻塞状态是非常严重的资源浪费。并且如果务器遭遇洪峰流量冲击，例如双十一活动，线程池会瞬间被耗尽，导致服务器瘫痪。
因为是阻塞式通信，线程爆炸之后操作系统频繁进行线程切换，应用性能急剧下降。
IO编程中数据读写是以字节流为单位，效率不高。
二、NIO编程 1. 非阻塞式I/O的通信模型示意图 NIO，也叫做new-IO或者non-blocking-IO，可理解为非阻塞IO。NIO编程模型中，新来一个连接不再创建一个新的线程，而是可以把这条连接直接绑定到某个固定的线程，然后这条连接所有的读写都由这个线程来负责，我们用一幅图来对比一下IO与NIO
如上图所示，IO模型中，一个连接都会创建一个线程，对应一个while死循环，死循环的目的就是不断监测这条连接上是否有数据可以读。但是在大多数情况下，1万个连接里面同一时刻只有少量的连接有数据可读，因此，很多个while死循环都白白浪费掉了，因为没有数据。
而在NIO模型中，可以把这么多的while死循环变成一个死循环，这个死循环由一个线程控制。这就是NIO模型中选择器（Selector）的作用，一条连接来了之后，现在不创建一个while死循环去监听是否有数据可读了，而是直接把这条连接注册到选择器 上，通过检查这个选择器 ，就可以批量监测出有数据可读的连接，进而读取数据。
2. 举例说明传统I/O和NIO的区别 举个栗子，在一家餐厅里，客人有点菜的需求，一共有100桌客人，有两种方案可以解决客人点菜的问题：
这就是NIO模型解决线程资源受限的方案，实际开发过程中，我们会开多个线程，每个线程都管理着一批连接，相对于IO模型中一个线程管理一条连接，消耗的线程资源大幅减少。
3. NIO的三大核心组件 NIO的三大核心组件：通道（Channel）、缓冲（Buffer）、选择器（Selector）
通道（Channel）
是传统IO中的Stream(流)的升级版。Stream是单向的、读写分离（inputstream和outputstream），Channel是双向的，既可以进行读操作，又可以进行写操作
缓冲（Buffer）
Buffer可以理解为一块内存区域，可以写入数据，并且在之后读取它
选择器（Selector）
选择器（Selector）可以实现一个单独的线程来监控多个注册在她上面的信道（Channel），通过一定的选择机制，实现多路复用的效果
4. NIO相对于IO的优势
IO是面向流的，每次都是从操作系统底层一个字节一个字节地读取数据，并且数据只能从一端读取到另一端，不能前后移动流中的数据。NIO则是面向缓冲区的，每次可以从这个缓冲区里面读取一块的数据，并且可以在需要时在缓冲区中前后移动
IO是阻塞的，这意味着，当一个线程读取数据或写数据时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入，在此期间该线程不能干其他任何事情。而NIO是非阻塞的，不需要一直等待操作完成才能干其他事情，而是在等待的过程中可以同时去做别的事情，所以能最大限度地使用服务器的资源
NIO引入了IO多路复用器selector。selector是一个提供channel注册服务的线程，可以同时对接多个Channel，并在线程池中为channel适配、选择合适的线程来处理channel。由于NIO模型中线程数量大大降低，线程切换效率因此也大幅度提高
5. 代码实现 和前面一样的场景，使用NIO实现（复制代码演示效果即可，客户端照样用原来的）：
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三、Netty 1. 为什么使用Netty 我们已经有了NIO能够提高程序效率了，为什么还要使用Netty？
简单的说：Netty封装了JDK的NIO，让你用得更爽，你不用再写一大堆复杂的代码了。
官方术语：Netty是一个异步事件驱动的网络应用框架，用于快速开发可维护的高性能服务器和客户端。
下面是使用Netty不使用JDK原生NIO的一些原因：
使用JDK自带的NIO需要了解太多的概念，编程复杂
Netty底层IO模型随意切换，而这一切只需要做微小的改动，就可以直接从NIO模型变身为IO模型
Netty自带的拆包解包，异常检测等机制，可以从NIO的繁重细节中脱离出来，只需要关心业务逻辑
Netty解决了JDK的很多包括空轮询在内的bug
Netty底层对线程，selector做了很多细小的优化，精心设计的线程模型做到非常高效的并发处理
自带各种协议栈让你处理任何一种通用协议都几乎不用亲自动手
Netty社区活跃，遇到问题随时邮件列表或者issue
Netty已经历各大rpc框架，消息中间件，分布式通信中间件线上的广泛验证，健壮性无比强大
2. 代码实现 和IO编程一样的案例：
添加Netty依赖
1 2 3 4 5 <dependency> <groupId>io.netty</groupId> <artifactId>netty-all</artifactId> <version>4.1.5.Final</version> </dependency>
服务端：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 public class NettyServer public static void main (String[] args) ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap(); NioEventLoopGroup boos = new NioEventLoopGroup(); NioEventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup(); serverBootstrap .group(boos, worker) .channel(NioServerSocketChannel.class) .childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() { protected void initChannel (NioSocketChannel ch) ch.pipeline().addLast(new StringDecoder()); ch.pipeline().addLast(new SimpleChannelInboundHandler<String>() { @Override protected void channelRead0 (ChannelHandlerContext ctx, String msg) System.out.println(msg); } }); } }) .bind(8000 ); } }
客户端：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 public class NettyClient public static void main (String[] args) throws InterruptedException Bootstrap bootstrap = new Bootstrap(); NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup(); bootstrap.group(group) .channel(NioSocketChannel.class) .handler(new ChannelInitializer<Channel>() { @Override protected void initChannel (Channel ch) ch.pipeline().addLast(new StringEncoder()); } }); Channel channel = bootstrap.connect("127.0.0.1" , 8000 ).channel(); while (true ) { channel.writeAndFlush("测试数据" ); Thread.sleep(2000 ); } } }
3. Netty的事件驱动 例如很多系统都会提供 onClick() 事件，这个事件就代表鼠标按下事件。事件驱动模型的大体思路如下：
有一个事件队列
鼠标按下时，往事件队列中增加一个点击事件
有个事件泵，不断循环从队列取出事件，根据不同的事件，调用不同的函数
事件一般都各自保存各自的处理方法的引用。这样，每个事件都能找到对应的处理方法
为什么使用事件驱动？
程序中的任务可以并行执行
任务之间高度独立，彼此之间不需要互相等待
在等待的事件到来之前，任务不会阻塞
Netty使用事件驱动的方式作为底层架构 ，包括：
事件队列（event queue）：接收事件的入口
分发器（event mediator）：将不同的事件分发到不同的业务逻辑单元
事件通道（event channel）：分发器与处理器之间的联系渠道
事件处理器（event processor）：实现业务逻辑，处理完成后会发出事件，触发下一步操作
4. 核心组件 Netty 的功能特性图：
Netty 功能特性：
传输服务，支持 BIO 和 NIO。
容器集成：支持 OSGI、JBossMC、Spring、Guice 容器。
协议支持：HTTP、Protobuf、二进制、文本、WebSocket 等，支持自定义协议。
BIO和NIO的区别：
场景 BIO
NIO
有新连接请求时
开一个新的线程处理
使用多路复用原理，一个线程处理
适用场景
连接数小且固定
连接数特别多，连接比较短（轻操作）的场景
Netty框架包含如下的组件：
ServerBootstrap ：用于接受客户端的连接以及为已接受的连接创建子通道，一般用于服务端。
Bootstrap：不接受新的连接，并且是在父通道类完成一些操作，一般用于客户端的。
Channel：对网络套接字的I/O操作，例如读、写、连接、绑定等操作进行适配和封装的组件。（双向通道，可以读又可以写）
EventLoop：处理所有注册其上的channel的I/O操作。通常情况一个EventLoop可为多个channel提供服务。
EventLoopGroup：包含有多个EventLoop的实例，用来管理 event Loop 的组件，可以理解为一个线程池，内部维护了一组线程。（一般会创建两个对象，一个用来接收，一个用来处理，如果只有一个压力会比较大）
ChannelHandler和ChannelPipeline：例如一个流水线车间，当组件从流水线头部进入，穿越流水线，流水线上的工人按顺序对组件进行加工，到达流水线尾部时商品组装完成。流水线相当于ChannelPipeline，流水线工人相当于ChannelHandler，源头的组件当做event。
ChannelInitializer：用于对刚创建的channel进行初始化，将ChannelHandler添加到channel的ChannelPipeline处理链路中。
ChannelFuture：与jdk中线程的Future接口类似，即实现并行处理的效果。可以在操作执行成功或失败时自动触发监听器中的事件处理方法。
服务端：
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客户端：
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