Netty

要了解Netty，首先要了解Java提供的Api，包括BIO(同步阻塞)和NIO(同步非阻塞和AIO(异步非阻塞)

blocking IO。最容易理解和实现的IO工作模式，应用程序向操作系统要求网络IO操作，然后应用程序将继续等待；另一方面，操作系统将等待，直到数据传输到监控端口；操作系统将数据发送到应用程序；最后，应用程序接收数据并解除等待状态。

缺点：当客户端有连接请求时，服务器端需要启动一个线程进行处理。即使连接不做任何事情，或者很少使用频率，当线程数量达到操作系统的限制时，服务器的线程费用可能会延迟或拒绝新的连接请求。

优点：程序易于理解

NIO ：JDK1.4提出的同步非阻塞IO。服务器实现模式是一个要求和一个线程。客户端发送的连接请求将注册为多路复用器。多路复用器只有在查询连接有I/O请求时才启动一个线程。基于Reactor模式的NIO可以参考 Reactor模式)，Select/poll模型(Linux22)，其Select底部调用操作系统.6使用epoll)连续轮询，直到有数据可操作，这实际上是一个同步IO。当发现数据操作时，IO操作不会被阻塞，即非阻塞IO。此外，在这种模型下，从通知应用程序的数据可读性，到read调用将外部数据加载到核心空间，然后从核心空间复制到用户空间需要一定的时间间隔，这也将减少整体数据吞吐量。

NIO有三个核心部分:Channel（通道）、Buffer（缓冲区）、Selector（选择器）

缓冲区本质上是一个内存，可以写入数据，然后读取数据。这个内存被包装成NIO buffer对象提供了一组方法，方便访问该块内存。与数组的直接操作相比，Buffer API更容易操作和管理

Java NIO的通道类似于流量，但也有一些不同:数据可以从通道中读取，数据可以写到通道中。但是流量(input或output）读写通常是单向的。通道可以支持读写缓冲区的读写，也可以支持异步读写

Selector是Java NIO组件可以检查一个或多个NIO通道，并确定哪些通道已经准备好读取或写入。这样，一个单独的线程可以管理多个channel，从而管理多个网络连接，提高效率。

具有以下特点：

• 以块为基础的NIO（Block）是的，它以块为基本单位处理数据 (硬盘上存储的单位也按Block存储，性能优于基于流的方式)
• 为所有原始类型提供服务（Buffer）缓存支持
• 增加通道（Channel）对象，作为新的原始 I/O 抽象
• 支撑锁(我们在平时使用的时候经常会看到一些.lock文件表明有线程正在使用该锁。当线程释放锁时，将删除该文件，以便其他线程可以继续获得该锁）和内存映射文件的文件访问接口
• 基于Selector的异步网络I/O

总结：

1. NIO将数据准备好，然后移交给应用程序进行处理。数据的读写过程仍在应用程序线程中完成，只将等待时间剥离到单独的线程中。
2. 节省数据准备时间(因为Selector可以重用)

NIO源码分析

AIO的特点:

1. 看完再通知我
2. IO不会加速，只是在阅读后通知
3. 使用回调函数处理业务

在理解NIO的基础上，看AIO，区别在于AIO是在读写过程完成后再调用回调函数。

NIO是同步非阻塞的

AIO是异步非阻塞的

由于NIO的读写过程仍在应用程序线程中完成，因此NIO不适合那些长时间读写的人。

AIO的读写过程只有在完成后才会被通知，因此AIO能够胜任重量级、读写过程长的任务。

Niotty是一个基于NIO的基础（Nonblocking I/O，与BIO相比，非阻塞IO)开发的网络通信框架（Blocking I/O，阻塞IO)，他的并发性能有了很大的提高，两张图让你知道BIO和NIO的区别:

BIO

NIO

从这两张图中可以看出，NIO的单线程能处理连接的数量远远高于BIO，为什么单线程能处理更多的连接呢？原因是图2Selector。 当一个连接建立起来时，他有两个步骤要做。第一步是接收客户端发送的所有数据，第二步是在服务端处理请求业务后返回给客户端。NIO和BIO的区别主要在第一步。 在BIO中，等待客户端发送数据的过程被堵塞，导致一个线程只能处理一个请求，而机器可以支持的最大线程数量有限，这就是为什么BIO不能支持高并发性。 在NIO中，当Socket建立时，Thread不会阻止接受Socket，而是将此请求交给Selector。Selector将继续访问所有的Socket。一旦Socket建立完成，他将通知Thread，然后Thread将处理数据并返回到客户端——这个过程不会被阻止，这样，一个Thread就可以处理更多的请求。

事实上，Netty的快速传输也取决于NIO的一个特性——零拷贝。众所周知，Java内存包括堆内存、堆内存和字符串常量池，其中堆内存是占用内存空间最大的部分，也是Java对象存储的地方。一般来说，如果我们的数据需要从IO读取到堆内存，我们需要通过Socket缓冲区，也就是说，数据将被复制两次才能到达他的终点。如果数据量大，将造成不必要的资源浪费。 针对这种情况，Netty使用了NIO中的另一个主要特征——零副本。当他需要接收数据时，他会在堆内存之外打开一个内存，数据会直接从IO读取内存。在Netty中，这些数据可以通过Bytebuf直接操作，从而加快传输速度。