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智能开发艺术家 2023-08-29 21:56:13

文章标签 java nio netty 网络 java Java API 文章分类 Java 后端开发

Java标准NIO类库与Netty的区别

文章目录

Java标准NIO类库与Netty的区别

一、考点分析

1、考察方面
2、典型问答

二、知识拓展

1、概念

整体概念：
核心概念：

2、Netty 与 Java 自身的 NIO 框架相比有哪些不同呢？

三、深入自学方向

学习小建议：

四、问答环节
五、参考文档

一、考点分析

1、考察方面

对 Netty 进行整体理解，了解其基本组成。
基于 IO、NIO 等标准 API 的实例，分析Netty的技术要点。

2、典型问答

单独从性能角度，Netty 在基础的 NIO 等类库之上进行了很多改进，例如：

更加优雅的 Reactor 模式实现、灵活的线程模型、利用 EventLoop 等创新性的机制，可以非常高效地管理成百上千的 Channel。
充分利用了 Java 的 Zero-Copy 机制，并且从多种角度，“斤斤计较”般的降低内存分配和回收的开销。例如，使用池化的 Direct Buffer 等技术，在提高 IO 性能的同时，减少了对象的创建和销毁；
利用反射等技术直接操纵 SelectionKey，使用数组而不是 Java 容器等。
使用更多本地代码。例如，直接利用 JNI 调用 Open SSL 等方式，获得比 Java 内建 SSL 引擎更好的性能。
在通信协议、序列化等其他角度的优化。

总的来说，Netty 并没有 Java 核心类库那些强烈的通用性、跨平台等各种负担，针对性能等特定目标以及 Linux 等特定环境，采取了一些极致的优化手段。

二、知识拓展

1、概念

整体概念：

它是一个异步的、基于事件 Client/Server的网络框架，目标是提供一种简单、快速构建网络应用的方式，同时保证高吞吐量、低延时、高可靠性。

核心概念：

java nio netty java nio Netty 区别_API

ServerBootstrap： 服务器端程序的入口，这是 Netty 为简化网络程序配置和关闭等生命周期管理，所引入的 Bootstrapping 机制。我们通常要做的创建 Channel、绑定端口、注册Handler 等，都可以通过这个统一的入口，以Fluent API 等形式完成，相对简化了 API 使用。
Bootstrap则是 Client 端的通常入口。
Channel： 作为一个基于 NIO 的扩展框架，Channel 和 Selector 等概念仍然是 Netty 的基础组件，但是针对应用开发具体需求，提供了相对易用的抽
EventLoop：这是 Netty 处理事件的核心机制。例子中使用了EventLoopGroup。我们在NIO 中通常要做的几件事情，如注册感兴趣的事件、调度相应的 Handler 等，都是EventLoop 负责。
ChannelFuture：这是 Netty 实现异步 IO 的基础之一，保证了同一个 Channel 操作的调用顺序。Netty 扩展了 Java 标准的 Future，提供了针对自己场景的特有Future定义。
ChannelHandler： 这是应用开发者放置业务逻辑的主要地方，也是我上面提到的“Separation Of Concerns”原则的体现。
ChannelPipeline： 它是 ChannelHandler 链条的容器，每个 Channel 在创建后，自动被分配一个 ChannelPipeline。在上面的示例中，我们通过 ServerBootstrap 注册了ChannelInitializer，并且实现了 initChannel 方法，而在该方法中则承担了向ChannelPipleline 安装其他 Handler 的任务。

java nio netty java nio Netty 区别_API_02

2、Netty 与 Java 自身的 NIO 框架相比有哪些不同呢？

Java 的标准类库，由于其基础性、通用性的定位，往往过于关注技术模型上的抽象，而不是从一线应用开发者的角度去思考。
为什么要引入Netty，而不用Java的NIO类库。
这里以Thread线程为例，引入并发包的一个重要原因就是，应用开发者使用 Thread API 比较痛苦，需要操心的不仅仅是业务逻辑，而且还要自己负责将其映射到Thread 模型上。Java NIO 的设计也有类似的特点，开发者需要深入掌握线程、IO、网络等相关概念，学习路径很长，很容易导致代码复杂、晦涩。即使是有经验的工程师，也难以快速地写出高可靠性的实现。
Netty 将业务逻辑和无关技术逻辑进行隔离，并通过各种方便的抽象，一定程度上填补了了基础平台和业务开发之间的鸿沟，更有利于在应用开发中普及业界的最佳实践。
另外，Netty > java.nio + java. net！
除了核心的事件机制等，Netty 还额外提供了很多功能，例如：

从网络协议的角度，Netty 除了支持传输层的 UDP、TCP、SCTP协议，也支持 HTTP(s)、WebSocket 等多种应用层协议，它并不是单一协议的 API。
在应用中，需要将数据从 Java 对象转换成为各种应用协议的数据格式，或者进行反向的转换，Netty 为此提供了一系列扩展的编解码框架，与应用开发场景无缝衔接，并且性能良好。
它扩展了 Java NIO Buffer，提供了自己的 Byte Buffer实现，并且深度支持 Direct Buffer 等技术，甚至 hack 了 Java 内部对 Direct Buffer 的分配和销毁等。同时，Netty 也提供了更加完善的 Scatter/Gather 机制实现。

java nio netty java nio Netty 区别_java nio netty_03

对比 Java 标准 NIO 的代码，Netty 提供的相对高层次的封装，减少了对 Selector 等细节的操纵，而 EventLoop、Pipeline 等机制则简化了编程模型，开发者不用担心并发等问题，在一定程度上简化了应用代码的开发。最难能可贵的是，这一切并没有以可靠性、可扩展性为代价，反而将其大幅度提高。