本博客是《Netty权威指南》的读书笔记，如有错误环境指正、探讨，谢谢！此书源码见附件。
此博客涉及的代码地址：https://gitee.com/wuzhengfei/great-truth；参考com.wzf.greattruth.netty包中的代码。
本文主要介绍Netty的使用，以及程序执行的流程。
ä¸ Netty服务端
1. 时序图
2. 服务端启动步骤
1) 创建ServerBootstrap实例
ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();ServerBootstrap是netty服务端的启动辅助类，提供了一系列的方法用于设置服务端启动的相关参数，底层通过门面模式对各种能力进行抽象和封装，尽量不需要用户跟过多的底层API打交道，以降低用户的开发难度。
2) 设置并绑定Reactor线程池
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup)Netty的Reactor线程池是EventLoopGroup，它实际上是EventLoop的数据。EventLoop的职责是处理所有注册到本线程Selector（多路复用器）上的Channel，Selector的轮询操作由绑定的EventLoop线程run方法驱动，在一个循环体内循环执行。EventLoop不仅处理网络IO事件，还负责处理用户自定义的Task和定时任务，如此线程模型就统一了。
3) 设置并绑定服务端Channel
serverBootstrap channel(NioServerSocketChannel.class)作为NIO的服务端，Netty自然是需要创建ServerSocketChannel的。NioServerSocketChannel是Netty对原生NIO类库的封装实现，对用户而言，不需要关心服务端Channel的底层实现细节和工作原理，只需要指定具体使用那种服务端Channel即可。
serverBootstrap.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO)).childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
public void initChannel(SocketChannel ch) throws IOException {
}
});
4) 链路建立的时候创建并初始化ChannelPipeline
serverBootstrap.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
public void initChannel(SocketChannel ch) throws IOException {
//add ChannelHandler
}
});ChannelPipeline并不是NIO服务端必须的，它本质上是一个负责处理网络事件的责任链，负责管理和执行ChannelHandler。网络事件以流的形式在ChannelPipeline中流转，由ChannelPipeline根据ChannelHandler的执行策略进行调度。典型的网络事件如下：
à 链路注册
à 链路激活
à 链路断开
à 接收到请求消息
à 请求消息接收并处理完毕
à 发送应答消息
à 链路发生异常
à 发生用户自定义事件
5) 添加并设置ChannelHandler
sc.pipeline().addLast(new TimeServerHandler());ChannelHandler是Netty提供给用户定制和扩展的关键接口，利用ChannelHandler用户可以完成大多数的功能定制，例如消息编解码、心跳、安全认证、TSL/SSL认证、流量控制、流量整形等。以下是Netty提供的常用的系统Channel。
-
ByteToMessageCodec：系统编解码框架
-
LengthFieldBasedFrameDecoder：基于长度的半包解码器
-
LoggingHandler：码流日志打印Handler
-
SslHandler：SSL安全认证Handler
-
IdleStateHandler：链路空闲检测Handler
-
ChannelTrafficShapingHandler：流量整形Handler
-
Base64Decoder和Base64Encoder：Base64编解码
6) 绑定并启动监听端口
serverBootstrap.bind(NettyConstant.REMOTEIP, NettyConstant.PORT);在绑定监听端口之前,系统会做一系列的初始化和检测工作，完成之后，会启动监听端口，并将ServerSocketChannel注册到Selector上监听客户端连接。
7) Selector轮询
由NioEventLoop负责调度并执行Selector轮询操作，选择准备就绪的Channel集合，相关代码如下：
private void select(boolean oldWakenUp) throws IOException {
Selector selector = this.selector;
try {
int selectCnt = 0;
long currentTimeNanos = System.nanoTime();
long selectDeadLineNanos = currentTimeNanos + delayNanos(currentTimeNanos);
for (;;) {
long timeoutMillis = (selectDeadLineNanos - currentTimeNanos + 500000L) / 1000000L;
if (timeoutMillis <= 0) {
if (selectCnt == 0) {
selector.selectNow();
selectCnt = 1;
}
break;
}
// If a task was submitted when wakenUp value was true, the task didn't get a chance to call
// Selector#wakeup. So we need to check task queue again before executing select operation.
// If we don't, the task might be pended until select operation was timed out.
// It might be pended until idle timeout if IdleStateHandler existed in pipeline.
if (hasTasks() && wakenUp.compareAndSet(false, true)) {
selector.selectNow();
selectCnt = 1;
break;
}
int selectedKeys = selector.select(timeoutMillis);
selectCnt ++;
if (selectedKeys != 0 || oldWakenUp || wakenUp.get() || hasTasks() || hasScheduledTasks()) {
// - Selected something,
// - waken up by user, or
// - the task queue has a pending task.
// - a scheduled task is ready for processing
break;
}
if (Thread.interrupted()) {
// Thread was interrupted so reset selected keys and break so we not run into a busy loop.
// As this is most likely a bug in the handler of the user or it's client library we will
// also log it.
//
// See https://github.com/netty/netty/issues/2426
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Selector.select() returned prematurely because Thread.currentThread().interrupt() was called. Use NioEventLoop.shutdownGracefully() to shutdown the NioEventLoop.");
}
selectCnt = 1;
break;
}
long time = System.nanoTime();
if (time - TimeUnit.MILLISECONDS.toNanos(timeoutMillis) >= currentTimeNanos) {
// timeoutMillis elapsed without anything selected.
selectCnt = 1;
} else if (SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD > 0 &&
selectCnt >= SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD) {
// The selector returned prematurely many times in a row.
// Rebuild the selector to work around the problem.
logger.warn("Selector.select() returned prematurely {} times in a row; rebuilding Selector {}.",
selectCnt, selector);
rebuildSelector();
selector = this.selector;
// Select again to populate selectedKeys.
selector.selectNow();
selectCnt = 1;
break;
}
currentTimeNanos = time;
}
if (selectCnt > MIN_PREMATURE_SELECTOR_RETURNS) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Selector.select() returned prematurely {} times in a row for Selector {}.", selectCnt - 1, selector);
}
}
} catch (CancelledKeyException e) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug(CancelledKeyException.class.getSimpleName() + " raised by a Selector {} - JDK bug?", selector, e);
}
// Harmless exception - log anyway
}
}
8) 当轮询到准备继续的Channel之后，就由Reactor线程NioEventLoop执行ChannelPipeline的相应方法，并最终调度并执行ChannelHandler
9) 执行Netty系统的ChannelHandler和用户添加的定制化ChannelHandler
说明：后几个步骤，都被Netty封装并处理了，所以并不需要我们做过多的事情。
äº Netty客户端
1. 时序图
2. 服务端启动步骤
因为Client有很多步骤做的事情和Server比较类似，所以下面的描述较为简单。
1) 创建Bootstrap实例
Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
2) 创建客户端连接、用于IO读写的Reactor线程组（NioEventLoopgroup）
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
bootstrap.group(group);默认为IO线程个数为CPU核数的2倍
3) 创建NioSocketChannel
通过Bootstrap的ChannelFactor和用户指定的Channel类型创建用于客户端连接的NioSocketChannel。
bootstrap. channel(NioSocketChannel.class)
4) 创建ChannelPipeline，添加ChannelHandler
bootstrap.option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true).handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
//add ChannelHandler
ch.pipeline().addLast(new TimeClientHandler());
}
});
5) 异步发起TCP连接，判断连接是否成功。
如果成功，则直接将NioSocketChannel注册到多路复用器上，监听读操作位，用户数据报读取和消息发送；如果没有连接成功，则注册连接监听位到多路复用器，等待连接结果。
bootstrap.connect(new InetSocketAddress(host, port), new InetSocketAddress(NettyConstant.LOCALIP, NettyConstant.LOCAL_PORT)).sync();
6) 注册对应的网络监听状态位到多路复用器
7) 由多路复用器轮询各Channel，处理连接结果
8) 如果连接成功，设置Future结果，发送连接成功事件，触发ChannelPipeline执行
9) 有ChannelPipeline执行ChannelHandler，执行业务逻辑。
以下为TimeClientHandler的示例代码：
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
buf.readBytes(req);
String body = new String(req, "UTF-8");
System.out.println("Now is : " + body);
}
说明：后几个步骤，都被Netty封装并处理了，所以并不需要我们做过多的事情。