原作者江成軍，原題“還在被Java NIO虐？該試試Netty了”，收錄時有修訂和改動。
1、閱讀對象
本文適合對Netty一無所知的Java NIO網絡編程新手閱讀，為了做到這一點，內容從最基本介紹到開發環境的配置，再到第一個Demo代碼的編寫，事無巨細都用詳細的圖文進行了說明。
所以本文這對于新手來說幫助很大，但對于老司機來說，就沒有必要了。老司機請繞道哦。
PS：是的，用Java寫IM、消息推送的話，基本上都是用的Netty，所以如果你想用Java做即時通訊這類系統，學習Netty肯定沒錯。
學習交流：
- 即時通訊/推送技術開發交流5群：215477170[推薦]
- 移動端IM開發入門文章：《新手入門一篇就夠：從零開發移動端IM》
- 開源IM框架源碼：https://github.com/JackJiang2011/MobileIMSDK
（本文同步發布于：http://www.52im.net/thread-3207-1-1.html）
2、本文作者
江成軍：工信部信息系統項目管理師，全棧工程師，多年豐富的JavaWEB平臺、PC端軟件、移動端APP開發及培訓經驗，擅長把復雜的事情搞簡單。
3、基本常識
在了解Netty之前，我們非常有必要簡要了解一下Java網絡編程模型的基本常識，具體說也就是BIO、NIO和AIO這3個技術概念。
BIO、NIO和AIO這三個概念分別對應三種通訊模型：阻塞、非阻塞、非阻塞異步，具體這里就不詳細寫了。網上好多博客說Netty對應NIO，準確來說，應該是既可以是NIO，也可以是AIO，就看你怎么實現。
這三個概念的區別如下：
- 1）BIO：一個連接一個線程，客戶端有連接請求時服務器端就需要啟動一個線程進行處理,線程開銷大。
- 2）NIO：一個請求一個線程，客戶端發送的連接請求會注冊到多路復用器上，多路復用器輪詢到該連接有I/O請求時才啟動一個線程進行處理；
- 3）AIO：一個有效請求一個線程，客戶端的I/O請求都是由OS先完成了再通知服務器應用去啟動線程進行處理。
通俗地概括一下就是：
- 1）BIO是面向流的，NIO是面向緩沖區的；
- 2）BIO的各種流是阻塞的，而NIO是非阻塞的；
- 3）BIO的Stream是單向的，而NIO的channel是雙向的。
NIO的的顯著特點：事件驅動模型、單線程處理多任務、非阻塞I/O，I/O讀寫不再阻塞，而是返回0、基于block的傳輸比基于流的傳輸更高效、更高級的IO函數zero-copy、IO多路復用大大提高了Java網絡應用的可伸縮性和實用性。基于Reactor線程模型。
限于篇幅原因，這里沒辦法深入展開話題，想深入了解的，可以繼續閱讀這幾篇：
4、認識Netty
4.1 基本介紹
Netty是一個Java NIO技術的開源異步事件驅動的網絡編程框架，用于快速開發可維護的高性能協議服務器和客戶端。
往通俗了講，可以將Netty理解為：一個將Java NIO進行了大量封裝，并大大降低Java NIO使用難度和上手門檻的超牛逼框架。
PS：Netty的官網是 https://netty.io/，可以隨時下載到最新的Netty源碼，以及各種API文檔和開發指南。
4.2 技術特征
Netty的優點，概括一下就是：
Netty的特點：
- 1）高并發：基于 NIO（Nonblocking IO，非阻塞IO）開發，對比于 BIO（Blocking I/O，阻塞IO），他的并發性能得到了很大提高；
- 2）傳輸快：傳輸依賴于零拷貝特性，盡量減少不必要的內存拷貝，實現了更高效率的傳輸；
- 3）封裝好：封裝了 NIO 操作的很多細節，提供了易于使用調用接口。
Netty的優勢：
- 1）使用簡單：封裝了 NIO 的很多細節，使用更簡單；
- 2）功能強大：預置了多種編解碼功能，支持多種主流協議；
- 3）擴展性強：可以通過 ChannelHandler 對通信框架進行靈活地擴展；
- 4）性能優異：通過與其他業界主流的 NIO 框架對比，Netty 的綜合性能最優；
- 5）運行穩定：Netty 修復了已經發現的所有 NIO 的 bug，讓開發人員可以專注于業務本身；
- 6）社區活躍：Netty 是活躍的開源項目，版本迭代周期短，bug 修復速度快。
Netty高性能表現在哪些方面？
- 1）IO 線程模型：同步非阻塞，用最少的資源做更多的事；
- 2）內存零拷貝：盡量減少不必要的內存拷貝，實現了更高效率的傳輸；
- 3）內存池設計：申請的內存可以重用，主要指直接內存。內部實現是用一顆二叉查找樹管理內存分配情況；
- 4）串形化處理讀寫：避免使用鎖帶來的性能開銷；
- 5）高性能序列化協議：支持 protobuf 等高性能序列化協議。
限于篇幅，Netty的詳細特征就不展開了，有興趣的可以讀一讀《新手入門：目前為止最透徹的的Netty高性能原理和框架架構解析》。
5、Netty的作者
個人而言，了解一項技術，比較喜歡扒一下它的作者情況，不是八卦，只是個人習慣，希望對所使用的技術了解地更多更全面而已。
5.1 Netty的創始人
Netty的創始人是韓國人Trustin Lee，80年出生，8歲起在MSX迷你計算機上編寫BASIC程序，愛好游戲編程以及使用匯編、C和C++解決編程問題，1998年獲得韓國信息奧林匹克競賽銅牌。
就讀于韓國Yonsei大學計算機系期間，曾為多家公司編寫高性能網絡應用以及少量的web程序，畢業后，就職于Arreo通訊公司，該公司為韓國最大的移動短信提供商之一。
他現在韓國line公司工作（據他個人博客顯示，他以于2020年8月底從Line離職了，具體博文 點這里），早前應用較多的Mina也是這牛人的作品。
▲ Trustin Lee 本尊
Trustin Lee大神的其它信息：
5.2 Netty現任Leader
Netty目前的項目leader是德國人Norman Maurer（之前在Redhat，全職開發Netty）,也是《Netty in Action》的作者，目前是蘋果公司高級工程師。
▲ Norman maurer 本尊
Norman maurer大神的其它信息：
最后，附上兩位大神的同框圖：
6、Netty能做什么？
學技能都是為了能夠應用到實際工作中去，誰也不是為了學而學、弄著玩不是，那么Netty能做什么呢？
主要是在兩個方面。
一方面：現在物聯網的應用無處不在，大量的項目都牽涉到應用傳感器和服務器端的數據通信，Netty作為基礎通信組件、能夠輕松解決之前有較高門檻的通信系統開發，你不用再為如何解析各類簡單、或復雜的通訊協議而薅頭發了，有過這方面開發經驗的程序員會有更深刻、或者說刻骨銘心的體會。
另一方面：現在互聯網系統講究的都是高并發、分布式、微服務，各類消息滿天飛（是的，IM系統、消息推送系統就是其中的典型），Netty在這類架構里面的應用可謂是如魚得水，如果你對當前的各種應用服務器不爽，那么完全可以基于Netty來實現自己的HTTP服務器、FTP服務器、UDP服務器、RPC服務器、WebSocket服務器、Redis的Proxy服務器、MySQL的Proxy服務器等等。
7、掌握Netty有什么好處？
直接的好處是：能夠有進大廠、拿高薪的機會，業內好多著名的公司在招聘高級/資深Java工程師時基本上都要求熟練掌握、或熟悉Netty。
這個名單還可以很長很長。。。
作為一個學Java的，如果沒有研究過Netty，那么你對Java語言的使用和理解僅僅停留在表面水平，會點SSH，寫幾個MVC，訪問數據庫和緩存，這些只是初、中等Java程序員干的事。如果你要進階，想了解Java服務器的深層高階知識，Netty絕對是一個必須要過的門檻。
間接地好處是：多款開源框架中應用了Netty，掌握了Netty，就具有分析這些開源框架的基礎了，也就是有了成為技術大牛的基礎。
這些開源框架有哪些呢？
簡單羅列一些典型的，如下：
8、理論知識準備
本文的下半部分，將手翅手，帶你動手實現一個傳輸字符串的簡單實例。
在開始動手之前，必要的基礎概念還是要知道的，要不然代碼敲下來，功能倒是實現了，但對Netty還是一頭霧水，這就不是本文要達到的目的了。
本示例需要用到的基礎知識主要有以下幾方面的東東，這些知識點最好有一個大概的了解，要不然，看實例會有一定的困難。
- 1）掌握Java基礎；
- 2）掌握Maven基礎；
- 3）熟悉IntelliJ IDEA集成開發工具的使用，這個工具簡稱IDEA；
- 4）知道TCP、Socket的基本概念。
尤其提一下，TCP、Socket沒概念的，下面這幾篇一定要讀一下：
大致了解一下Netty的主要組件及概念：
關于深入理解Netty的這些概念，建議有必要的話，務必詳讀：《新手入門：目前為止最透徹的的Netty高性能原理和框架架構解析》。
對于Netty開發，API文檔和源碼是最常用的資料，以下是我整理的在線閱讀鏈接：
9、開發環境準備
開發環境準備主要有三個方面：JDK安裝及環境變量設置、Maven安裝及環境變量設置、IDEA安裝及基本設置。
下面請逐個跟著我來傻瓜式配置和操做即可。
9.1 JDK安裝及環境變量設置
JDK下載，可以從官方現在，也可以度娘上隨便搜下載鏈接，我這里下載的是JDK8，要注意一點的是，現在從JDK的官網Oracle下載需要賬號了，沒賬號的可下不了啦，不知道在搞什么東東。
官網下載地址：https://www.oracle.com ，截圖依次如下：
下載完，一路Next安裝完，在創建Java環境變量設置，[此電腦]右鍵-->[屬性]-->[高級系統設置]-->[環境變量]-->[系統變量]。
截圖如下：
Java環境變量創建完畢后，在DOS窗口執行命令：java -version，測試一下是否正常
9.2 Maven安裝及環境變量設置
Maven功能很強大，但大家不用擔心、本實例中僅僅是利用其便利的jar包依賴、jar包依賴傳遞，基本上沒有任何學習成本。
jar包依賴、jar包依賴傳遞的概念如下圖，清楚明了，都不用多做解釋：
Maven是下載，解壓縮后，配置環境變量后就能用，不用安裝的。
下載地址：https://downloads.apache.org/maven/maven-3/3.6.3/binaries/
安裝：下載壓縮包，解壓，文件夾拷貝到所想存儲的位置（如C盤根目錄）。
配置環境變量，和Java的環境變量配置一樣的，創建MAVEN_HOME,指向Maven文件夾，再在path中添加進去就行。
如下圖：
由于直接沖Maven的中央倉庫中自動下載jar包較慢，一般在Maven的配置文件中，增加阿里云的公共倉庫配置，這樣會顯著加快jar包的下載速度。
如下圖所示：
上面的環境變量設置完后，通過DOS窗口中輸入命令：mvn -version 進行驗證是否成功，如下：
9.3 IDEA安裝及基本設置
IDEA的下載和安裝就不多說了，其版本分旗艦版和社區版，旗艦版收費，社區版免費，社區版不支持html、js、css等。
但對于本實例，社區版就夠用了，但如果你不在乎那點銀子，可以考慮旗艦版，一步到位，萬一后面我們還要做WEB系統開發可以免得折騰。
其安裝不用多說，一路Next就行，安裝完后，在其配置里面指定一下JDK、Maven的位置就行了，如下圖依次所示。
Maven指定：[File]-->[setting]-->[Build,Excution,Deployment]-->[Build Tools]-->[Maven]
JDK指定：[File]-->[Project Structure]-->[Project Setting]-->[Project]
9.4 在IDEA中創建Maven工程
新建工程：
填寫包名及工程名稱：
Maven配置：
生成工程，自動創建Maven的依賴文件：
在pom.xml中配置Netty依賴：
經過上面的步驟，我們的Maven工程就已經創建完畢，現在可以編寫Netty的第一個程序，這個程序很簡單，傳輸一個字符串，雖然程序很簡單，但是已經能夠大體上反映Netty開發通信程序的一個整體流程了。
10、開始動手代碼實戰
10.1 Netty開發的基本套路
Netty開發的基本套路很簡潔，服務器端和客戶端都是這樣。
大致的套路基本如下：
Netty開發的實際代碼過程，也確實并不復雜，就像下圖這樣，綠色的代表客戶端流程、藍色的代表服務器端流程，注意標紅的部分。
實際代碼過程就像下圖這樣：
10.2 創建客戶端類
10.2.1）創建Handler：
首先創建Handler類，該類用于接收服務器端發送的數據，這是一個簡化的類，只重寫了消息讀取方法channelRead0、捕捉異常方法exceptionCaught。
客戶端的Handler一般繼承的是SimpleChannelInboundHandler，該類有豐富的方法，心跳、超時檢測、連接狀態等等。
代碼如下：
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandler;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.util.CharsetUtil;
/**
* @Date: 2020/6/1 11:12
* @Description: 通用handler，處理I/O事件
*/
@ChannelHandler.Sharable
public class HandlerClientHello extends SimpleChannelInboundHandler<ByteBuf>
{
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, ByteBuf byteBuf) throws Exception
{
/**
* @Description 處理接收到的消息
**/
System.out.println("接收到的消息："+byteBuf.toString(CharsetUtil.UTF_8));
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throwsException
{
/**
* @Description 處理I/O事件的異常
**/
cause.printStackTrace();
ctx.close();
}
}
代碼說明：
- 1）@ChannelHandler.Sharable：這個注解是為了線程安全，如果你不在乎是否線程安全，不加也可以；
- 2）SimpleChannelInboundHandler：這里的類型可以是ByteBuf，也可以是String，還可以是對象，根據實際情況來；
- 3）channelRead0：消息讀取方法，注意名稱中有個0；
- 4）ChannelHandlerContext：通道上下文，代指Channel；
- 5）ByteBuf：字節序列，通過ByteBuf操作基礎的字節數組和緩沖區，因為JDK原生操作字節麻煩、效率低，所以Netty對字節的操作進行了封裝，實現了指數級的性能提升，同時使用更加便利；
- 6）CharsetUtil.UTF_8：這個是JDK原生的方法，用于指定字節數組轉換為字符串時的編碼格式。
10.2.2）創建客戶端啟動類：
客戶端啟動類根據服務器端的IP和端口，建立連接，連接建立后，實現消息的雙向傳輸。
代碼較簡潔，如下：
import com.sun.org.apache.bcel.internal.generic.ATHROW;
import io.netty.*;
import java.net.InetSocketAddress;
/**
* @Date: 2020/6/1 11:24
* @Description: 客戶端啟動類
*/
public class AppClientHello
{
private final String host;
private fina lint port;
public AppClientHello(String host, int port)
{
this.host = host;
this.port = port;
}
public void run() throws Exception
{
/**
* @Description 配置相應的參數，提供連接到遠端的方法
**/
EventLoopGroup group = newNioEventLoopGroup();//I/O線程池
try{
Bootstrap bs = newBootstrap();//客戶端輔助啟動類
bs.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)//實例化一個Channel
.remoteAddress(newInetSocketAddress(host,port))
.handler(newChannelInitializer<SocketChannel>()//進行通道初始化配置
{
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception
{
socketChannel.pipeline().addLast(newHandlerClientHello());//添加我們自定義的Handler
}
});
//連接到遠程節點；等待連接完成
ChannelFuture future=bs.connect().sync();
//發送消息到服務器端，編碼格式是utf-8
future.channel().writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("Hello World", CharsetUtil.UTF_8));
//阻塞操作，closeFuture()開啟了一個channel的監聽器（這期間channel在進行各項工作），直到鏈路斷開
future.channel().closeFuture().sync();
} finally{
group.shutdownGracefully().sync();
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception
{
new AppClientHello("127.0.0.1",18080).run();
}
}
由于代碼中已經添加了詳盡的注釋，這里只對極個別的進行說明：
- 1）ChannelInitializer：通道Channel的初始化工作，如加入多個handler，都在這里進行；
- 2）bs.connect().sync()：這里的sync()表示采用的同步方法，這樣連接建立成功后，才繼續往下執行；
- 3）pipeline()：連接建立后，都會自動創建一個管道pipeline，這個管道也被稱為責任鏈，保證順序執行，同時又可以靈活的配置各類Handler，這是一個很精妙的設計，既減少了線程切換帶來的資源開銷、避免好多麻煩事，同時性能又得到了極大增強。
10.3 創建服務器端類
10.3.1）創建Handler：
和客戶端一樣，只重寫了消息讀取方法channelRead(注意這里不是channelRead0)、捕捉異常方法exceptionCaught。
另外服務器端Handler繼承的是ChannelInboundHandlerAdapter，而不是SimpleChannelInboundHandler，至于這兩者的區別，這里不贅述，大家自行百度吧。
代碼如下：
import io.netty.*;
/**
* @Date: 2020/6/1 11:47
* @Description: 服務器端I/O處理類
*/
@ChannelHandler.Sharable
public class HandlerServerHello extends ChannelInboundHandlerAdapter
{
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception
{
//處理收到的數據，并反饋消息到到客戶端
ByteBuf in = (ByteBuf) msg;
System.out.println("收到客戶端發過來的消息: "+ in.toString(CharsetUtil.UTF_8));
//寫入并發送信息到遠端（客戶端）
ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("你好，我是服務端，我已經收到你發送的消息", CharsetUtil.UTF_8));
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception
{
//出現異常的時候執行的動作（打印并關閉通道）
cause.printStackTrace();
ctx.close();
}
}
以上代碼很簡潔，大家注意和客戶端Handler類進行比較。
10.3.2）創建服務器端啟動類：
服務器端啟動類比客戶端啟動類稍顯復雜一點，先貼出代碼如下：
import io.netty.*;
import java.net.InetSocketAddress;
/**
* @Date: 2020/6/1 11:51
* @Description: 服務器端啟動類
*/
public class AppServerHello
{
private int port;
public AppServerHello(int port)
{
this.port = port;
}
public void run() throws Exception
{
EventLoopGroup group = newNioEventLoopGroup();//Netty的Reactor線程池，初始化了一個NioEventLoop數組，用來處理I/O操作,如接受新的連接和讀/寫數據
try{
ServerBootstrap b = newServerBootstrap();//用于啟動NIO服務
b.group(group)
.channel(NioServerSocketChannel.class) //通過工廠方法設計模式實例化一個channel
.localAddress(newInetSocketAddress(port))//設置監聽端口
.childHandler(newChannelInitializer<SocketChannel>() {
//ChannelInitializer是一個特殊的處理類，他的目的是幫助使用者配置一個新的Channel,用于把許多自定義的處理類增加到pipline上來
@Override
public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {//ChannelInitializer 是一個特殊的處理類，他的目的是幫助使用者配置一個新的 Channel。
ch.pipeline().addLast(new HandlerServerHello());//配置childHandler來通知一個關于消息處理的InfoServerHandler實例
}
});
//綁定服務器，該實例將提供有關IO操作的結果或狀態的信息
ChannelFuture channelFuture= b.bind().sync();
System.out.println("在"+ channelFuture.channel().localAddress()+"上開啟監聽");
//阻塞操作，closeFuture()開啟了一個channel的監聽器（這期間channel在進行各項工作），直到鏈路斷開
channelFuture.channel().closeFuture().sync();
} finally{
group.shutdownGracefully().sync();//關閉EventLoopGroup并釋放所有資源，包括所有創建的線程
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception
{
new AppServerHello(18080).run();
}
}
代碼說明：
- 1）EventLoopGroup：實際項目中，這里創建兩個EventLoopGroup的實例，一個負責接收客戶端的連接，另一個負責處理消息I/O，這里為了簡單展示流程，讓一個實例把這兩方面的活都干了；
- 2）NioServerSocketChannel：通過工廠通過工廠方法設計模式實例化一個channel，這個在大家還沒有能夠熟練使用Netty進行項目開發的情況下，不用去深究。
到這里，我們就把服務器端和客戶端都寫完了 ，如何運行呢，先在服務器端啟動類上右鍵，點Run 'AppServerHello.main()'菜單運行，見下圖。
然后，再同樣的操作，運行客戶端啟動類，就能看見效果了。
11、寫在最后
本文的內容就到這里結束了，希望本文能夠讓大家對Netty有一個整體的認識，并大概了解其開發流程。
Netty的功能很多，本文只是一個入門的介紹，如果大家對于Netty開發有興趣，可以關注我并給我留言，我會根據關注和留言情況，陸續再撰寫Netty實戰開發的文章。
得到肯定和正向反饋，才有繼續寫下去的愿望和動力，畢竟寫這種事無巨細的文章，還是挺費精力的。
附錄：更多NIO異步網絡編程資料
《Java新一代網絡編程模型AIO原理及Linux系統AIO介紹》
《有關“為何選擇Netty”的11個疑問及解答》
《開源NIO框架八卦——到底是先有MINA還是先有Netty?》
《選Netty還是Mina：深入研究與對比（一）》
《選Netty還是Mina：深入研究與對比（二）》
《NIO框架入門(一)：服務端基于Netty4的UDP雙向通信Demo演示》
《NIO框架入門(二)：服務端基于MINA2的UDP雙向通信Demo演示》
《NIO框架入門(三)：iOS與MINA2、Netty4的跨平臺UDP雙向通信實戰》
《NIO框架入門(四)：Android與MINA2、Netty4的跨平臺UDP雙向通信實戰》
《Netty 4.x學習（一）：ByteBuf詳解》
《Netty 4.x學習（二）：Channel和Pipeline詳解》
《Netty 4.x學習（三）：線程模型詳解》
《Apache Mina框架高級篇（一）：IoFilter詳解》
《Apache Mina框架高級篇（二）：IoHandler詳解》
《MINA2 線程原理總結（含簡單測試實例）》
《Apache MINA2.0 開發指南（中文版）[附件下載]》
《MINA、Netty的源代碼（在線閱讀版）已整理發布》
《解決MINA數據傳輸中TCP的粘包、缺包問題（有源碼）》
《解決Mina中多個同類型Filter實例共存的問題》
《實踐總結：Netty3.x升級Netty4.x遇到的那些坑（線程篇）》
《實踐總結：Netty3.x VS Netty4.x的線程模型》
《詳解Netty的安全性：原理介紹、代碼演示（上篇）》
《詳解Netty的安全性：原理介紹、代碼演示（下篇）》
《詳解Netty的優雅退出機制和原理》
《NIO框架詳解：Netty的高性能之道》
《Twitter：如何使用Netty 4來減少JVM的GC開銷（譯文）》
《絕對干貨：基于Netty實現海量接入的推送服務技術要點》
《Netty干貨分享：京東京麥的生產級TCP網關技術實踐總結》
《新手入門：目前為止最透徹的的Netty高性能原理和框架架構解析》
《寫給初學者：Java高性能NIO框架Netty的學習方法和進階策略》
《少啰嗦！一分鐘帶你讀懂Java的NIO和經典IO的區別》
《史上最強Java NIO入門：擔心從入門到放棄的，請讀這篇！》
《手把手教你用Netty實現網絡通信程序的心跳機制、斷線重連機制》
《Java的BIO和NIO很難懂？用代碼實踐給你看，再不懂我轉行！》
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