Netty 的设计主要基于主从 Reactor 多线程模式，并做了一定的改进。

简单版 Netty 模型

BossGroup 线程维护 Selector、ServerSocketChannel 注册到这个 Selector 上，只管连接请求并建立请求事件（主 Reactor 角色）。
当接收到来自客户端的连接建立请求事件的时候，通过 ServerScoketChannel.accept() 方法获得对应的 SocketChannel，并封装成 NIOSocketChannel 注册到 WorkerGroup 线程中的 Selector，每个 Selector 运行一个线程（从 Reactor）。

当 WorkerGroup 线程中的 Selector 监听到自己感兴趣的 IO 事件后，就调用 Handler 进行业务处理。

进阶版的 Netty 线程模型

有两组线程池：BossGroup 和 WorkerGroup，BossGroup 中的线程专门负责和客户端建立连接，WorkerGroup 中的线程专门负责处理连接上的读写。
BossGroup 和 WorkerGroup 含有多个不断循环的执行事件处理的线程，每个线程都包含一个 Selector，用于监听注册在其上的 Channel。

每个BossGroup 中的线程循环执行以下三个步骤：

- 轮询注册在其上的 ServerSocketChannel 的 accept 事件（OP_ACCEPT事件）
- 处理 accept 事件，与客户端建立连接，生成一个 NIOSocketChannel，并将其注册到 WorkGroup 中某个线程上的 Selector 上

- 再去以此循环处理任务队列的下一个事件

每个 WorkerGroup 中的线程循环执行以下三个步骤：

- 轮询注册在其上的 NIOSocketChannel 的 read/write 事件（OP_READ/OP_WRITE 事件）。
- 在对应的 NIOSocketChannel 上处理 read/write 事件。

- 再去以此循环处理任务队列中的下一个事件。

详细版的 Netty 模型

Netty 抽象出两组线程池：BossGroup 和 WorkerGroup，也可以叫做 BossNIOEventLoopGroup 和 WorkerNIOEventLoopGroup。每个线程池中都有 NIOEventLoop 线程。BossGroup 中的线程专门负责和客户端建立连接，WorkerGroup 中的线程专门负责处理连接上的读写。BossGroup 和 WorkerGroup 的类型都是NIOEventLoopGroup。

NIOEventLoopGroup 相当于一个事件循环组，这个组中含有多个事件循环，每个事件循环就是一个 NIOEventLoop，NIOEventLoop 表示一个不断循环的执行事件处理的线程，每个NIOEventLoop 都包含一个 Selector，用于监听注册在其上的 Socket 网络连接（Channel）。NIOEventLoopGroup 可以含有多个线程，也就是可以含有多个 NIOEventLoop

每个 BossNIOEventLoop 中循环执行以下三个步骤：

- select()：轮询注册在其上的 ServerSocketChannel 的 Accept 事件（事件状态为：OP_ACCEPT）。
- processSelectedKeys()：处理 Accept 事件，与客户端建立连接，生成一个 NIOSocketChannel，并将其注册到某个 WorkerNIOEventLoop 上的 Selector上。

- runAllTasks：再去以此循环处理任务队列中的其他任务。

每个 WorkerNIOEventLoop 中循环执行以下三个步骤：

- select()：轮询注册在其上的 NIOSocketChannel 的 Read / Write 事件（事件状态为：OP_READ或OP_WRITE）。
- processSelectedKeys：在对应的 NIOSocketChannel 上处理 Read / Write 事件。

- runAllTasks：再去以此循环处理任务队列中的其他任务。

在以上两个 processSelectedKeys 步骤中，会使用 Pipeline（管道），Pipeline 中引用了 Channel，即通过 Pipeline 可以获取到对应的 Channel，Pipeline 中维护了很多的处理器（拦截处理器、过滤处理器、自定义处理器等）。

Netty-异步模型

当一个异步过程的调用发出后，调用者不能立即得到结果。实际处理这个调用的组件在完成后，通过状态，通知和回调来通知调用者。Netty中的 I/O 操作是异步的，包括 Bind、Write、Connect 等操作会简单的返回一个 ChannelFuture。调用者并不能立即获得结果，而是通过 Future_Listener 机制，用户可以方便的主动获取或者通过通知机制获得 I/O 操作结果。Netty 的异步模型是建立在 Future 和 Callback 之上的（Callback 就是回调）。

Future 的核心思想是：假设一个方法fun()，计算过程中可能非常耗时，这个时候等待 fun() 返回结果显然不合适。那么可以在调用 fun() 的时候，立马返回一个 Future。后续可以通过 Future 去监控方法 fun() 的处理过程（即：Future-Listener 机制）。

Future 和 Future-Listener

Future

表示异步的执行结果，可以通过它提供的方法来检测执行是否完成，ChannelFuture 是它的一个子接口，可以添加监听器，当监听的事件发生时，通知到监听器。

当 Future 对象刚创建时，处于非完成状态，调用者可以通过返回的 ChannelFuture 来获取操作执行的状态，注册监听函数来执行完成后的操作。

常用的方法有：

sync()：阻塞等待程序结果返回
isDone()：判断当前操作是否完成

isSuccess()：判断已完成的当前操作是否成功
getCause()：获取已完成的当前操作失败的原因

isCanceled()：判断已完成的当前操作是否被取消
addListener()：注册监听器，当操作已完成的时候，将会通知指定的监听器。如果 Future 对象已经完成，则通知指定的监听器

认识编解码器

Java 的编解码器

编码（Encode）也叫序列化，它将对象序列化为字节数组，用于网络传输，数据持久化和其他用途。
解码（Decode）也叫反序列化，它把从网络、磁盘等读取的字节数组还原成原始对象（通常是原始对象的拷贝），方便后续的业务逻辑操作。如下图：

Java 序列化对象只需要实现 java.io.Serializable 接口并生成序列化 ID，这个类就能够通过 java.io.ObjectInput 和 java.io.ObjectOutput 序列化和反序列化。

我们知道序列化的目的就是为了将数据进行网络传输，或者进行对象持久化的操作。Java 序列化仅仅是 Java 编解码技术的一种，由于存在着种种缺陷，后面就衍生出了多种编码技术和框架，实现高效序列化的目的。Java 序列化存在一些问题：

无法跨语言
序列化后码流太大

序列化的性能太低

Netty 编解码器

概念：

在网络应用中需要实现某种编解码器，需要将原始字节数据与自定义的消息对象进行互相转换。网络中都是以字节码的形式来传输数据的。服务器编码数据后发送给客户端，客户端要对数据进行解码。

对于 Netty 而言，编解码器由两部分组成：编码器、解码器。

编码器：负责将消息从字节或其它序列化形式转成指定的消息对象（负责处理入站 InboundHandler 数据）
解码器：负责将消息对象转换成字节或其它序列形式在网络上传输（负责处理出站 OutboundHandler 数据）

编码器：Netty 的编（解）码器实现了 ChannelHandlerAdapter，也是一种特殊的 ChannelHandler，所以依赖 ChannelPipeline，可以将多个编解码器连接在一起，从而实现复杂的转换逻辑。
解码器：解码器负责解码（“入站”）数据从一种格式到另一种格式，解码器处理入站数据是抽象 ChannelInboundHandler 的实现。需要将解码器放在 ChannelPipline 中。对于解码器，Netty 主要提供了抽象基类 ByteToMessageDecoder 和 MessageToMessageDecoder 抽象解码器：

1. ByteToMessageDecoder ：将字节转换为消息，需要检查缓冲区是否有足够的字节
2. ReplayingDecoder：继承 ByteToMessageDecoder，不需要检查缓冲区是否有足够的字节，但是 ReplayingDecoder 速度略慢于 ByteToMessageDecoder，同时不支持所有的 ByteBuff。项目复杂性高则使用 ReplayingDecoder，否则使用 ByteToMessageDecoder
3. MessageToMessageDecoder：用于从一种消息解码为另一种消息（例如 POJO 到 POJO）

核心方法：

decode(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, List out)

Netty 线程模型和编解码器