Netty 的零拷贝
第一、传统意义的拷贝
是在发送数据的时候，传统的实现方式是：
File.read(bytes)Socket.send(bytes)
这种方式需要四次数据拷贝和四次上下文切换：
- 数据从磁盘读取到内核的read buffer
- 数据从内核缓冲区拷贝到用户缓冲区
- 数据从用户缓冲区拷贝到内核的socket buffer
- 数据从内核的socket buffer拷贝到网卡接口（硬件）的缓冲区
第二、零拷贝的概念
明显上面的第二步和第三步是没有必要的，通过java的FileChannel.transferTo方法，可以避免上面两次多余的拷贝（当然这需要底层操作系统支持）
- 调用transferTo,数据从文件由DMA引擎拷贝到内核read buffer
- 接着DMA从内核read buffer将数据拷贝到网卡接口buffer
上面的两次操作都不需要CPU参与，所以就达到了零拷贝。
第三、Netty中的零拷贝
主要体现在三个方面：
1、bytebuffer【字节缓冲区】
Netty发送和接收消息主要使用bytebuffer，bytebuffer使用对外内存（DirectMemory）直接进行Socket读写。
原因：如果使用传统的堆内存进行Socket读写，JVM会将堆内存buffer拷贝一份到直接内存中然后再写入socket，多了一次缓冲区的内存拷贝。DirectMemory中可以直接通过DMA【直接存储器访问 】发送到网卡接口
2、Composite Buffers
传统的ByteBuffer，如果需要将两个ByteBuffer中的数据组合到一起，我们需要首先创建一个size=size1+size2大小的新的数组，然后将两个数组中的数据拷贝到新的数组中。但是使用Netty提供的组合ByteBuf，就可以避免这样的操作，因为CompositeByteBuf并没有真正将多个Buffer组合起来，而是保存了它们的引用，从而避免了数据的拷贝，实现了零拷贝。
3、对于FileChannel.transferTo的使用
Netty中使用了FileChannel的transferTo方法，该方法依赖于操作系统实现零拷贝。
Netty 内部执行流程
Netty 核心组件及作用
1.Channel
Channel 接口是 Netty 对网络操作抽象类，它除了包括基本的 I/O 操作，如 bind()、connect()、read()、write() 等。
比较常用的Channel接口实现类是NioServerSocketChannel（服务端）和NioSocketChannel（客户端），这两个 Channel 可以和 BIO 编程模型中的ServerSocket以及Socket两个概念对应上。Netty 的 Channel 接口所提供的 API，大大地降低了直接使用 Socket 类的复杂性。
2.EventLoop
EventLoop 定义了 Netty 的核心抽象，用于处理连接的生命周期中所发生的事件。
EventLoop 的主要作用实际就是负责监听网络事件并调用事件处理器进行相关 I/O 操作的处理。
Channel 和 EventLoop 直接有啥联系呢？
Channel 为 Netty 网络操作(读写等操作)抽象类，EventLoop 负责处理注册到其上的Channel 处理 I/O 操作，两者配合参与 I/O 操作。
3.ChannelFuture
Netty 是异步非阻塞的，所有的 I/O 操作都为异步的。
因此，我们不能立刻得到操作是否执行成功，但是，你可以通过 ChannelFuture 接口的 addListener() 方法注册一个 ChannelFutureListener，当操作执行成功或者失败时，监听就会自动触发返回结果。
并且，你还可以通过ChannelFuture 的 channel() 方法获取关联的Channel
另外，我们还可以通过 ChannelFuture 接口的 sync()方法让异步的操作变成同步的。
public interface ChannelFuture extends Future {
Channel channel();
ChannelFuture addListener(GenericFutureListener<? extends Future<? super Void>> var1);
......
ChannelFuture sync() throws InterruptedException;
}
4.ChannelHandler 和 ChannelPipeline
ChannelHandler 是消息的具体处理器。他负责处理读写操作、客户端连接等事情。
ChannelPipeline 为 ChannelHandler 的链，提供了一个容器并定义了用于沿着链传播入站和出站事件流的 API 。当 Channel 被创建时，它会被自动地分配到它专属的 ChannelPipeline。
我们可以在 ChannelPipeline 上通过 addLast() 方法添加一个或者多个ChannelHandler ，因为一个数据或者事件可能会被多个 Handler 处理。当一个 ChannelHandler 处理完之后就将数据交给下一个 ChannelHandler 。b.group(eventLoopGroup)
b.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) {
ch.pipeline().addLast(new NettyKryoDecoder(kryoSerializer, RpcResponse.class));
ch.pipeline().addLast(new NettyKryoEncoder(kryoSerializer, RpcRequest.class));
ch.pipeline().addLast(new KryoClientHandler());
}
});
服务端执行流程
// 1.bossGroup 用于接收连接，workerGroup 用于具体的处理
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
//2.创建服务端启动引导/辅助类：ServerBootstrap
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
//3.给引导类配置两大线程组,确定了线程模型
b.group(bossGroup, workerGroup)
// (非必备)打印日志
.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
// 4.指定 IO 模型
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
public void initChannel(SocketChannel ch) {
ChannelPipeline p = ch.pipeline();
//5.可以自定义客户端消息的业务处理逻辑
p.addLast(new HelloServerHandler());
}
});
// 6.绑定端口,调用 sync 方法阻塞知道绑定完成
ChannelFuture f = b.bind(port).sync();
// 7.阻塞等待直到服务器Channel关闭(closeFuture()方法获取Channel 的CloseFuture对象,然后调用sync()方法)
f.channel().closeFuture().sync();
} finally {
//8.优雅关闭相关线程组资源
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
————————————————
1.首先你创建了两个 NioEventLoopGroup 对象实例：bossGroup 和 workerGroup。
bossGroup : 用于处理客户端的 TCP 连接请求。
workerGroup ：负责每一条连接的具体读写数据的处理逻辑，真正负责 I/O 读写操作，交由对应的 Handler 处理。
举个例子：我们把公司的老板当做 bossGroup，员工当做 workerGroup，bossGroup 在外面接完活之后，扔给 workerGroup 去处理。一般情况下我们会指定 bossGroup 的 线程数为 1（并发连接量不大的时候） ，workGroup 的线程数量为CPU 核心数 *2。另外，根据源码来看，使用 NioEventLoopGroup 类的无参构造函数设置线程数量的默认值就是CPU 核心数 *2。
2.接下来 我们创建了一个服务端启动引导/辅助类：ServerBootstrap，这个类将引导我们进行服务端的启动工作。
3.通过 .group() 方法给引导类 ServerBootstrap 配置两大线程组，确定了线程模型。
通过下面的代码，我们实际配置的是多线程模型，这个在上面提到过。
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
4.通过channel()方法给引导类 ServerBootstrap指定了 IO 模型为NIO
NioServerSocketChannel ：指定服务端的 IO 模型为 NIO，与 BIO 编程模型中的ServerSocket对应
NioSocketChannel : 指定客户端的 IO 模型为 NIO， 与 BIO 编程模型中的Socket对应5.通过 .childHandler()给引导类创建一个ChannelInitializer ，然后制定了服务端消息的业务处理逻辑 HelloServerHandler 对象6.调用 ServerBootstrap 类的 bind()方法绑定端口 ————————————————
1、channel ：通道，相当于一个连接
2、channelHandler：通道的处理器，类似于处理器、拦截器这样的概念。请求过来之后，会一个一个的通过channelHandler来得到一个一个的处理，处理之后交给业务方法完成真正的处理，然后按照相反的顺序进行原路的返回
3、pipeline:管道。一个 pipeline是由多个channelHandler 构成的，构成管道的形式。请求过来的时候，会通过一个一个的处理器沿着管道不断的往前走
1、创建ServerBootStrap实例
2、设置并绑定Reactor线程池：EventLoopGroup，EventLoop就是处理所有注册到本线程的Selector上面的Channel
3、设置并绑定服务端的channel
4、5、创建处理网络事件的ChannelPipeline和handler，网络时间以流的形式在其中流转，handler完成多数的功能定制：比如编解码 SSl安全认证
6、绑定并启动监听端口
7、当轮训到准备就绪的channel后，由Reactor线程：NioEventLoop执行pipline中的方法，最终调度并执行channelHandler
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客户端执行流程
//1.创建一个 NioEventLoopGroup 对象实例
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
try {
//2.创建客户端启动引导/辅助类：Bootstrap
Bootstrap b = new Bootstrap();
//3.指定线程组
b.group(group)
//4.指定 IO 模型
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline p = ch.pipeline();
// 5.这里可以自定义消息的业务处理逻辑
p.addLast(new HelloClientHandler(message));
}
});
// 6.尝试建立连接
ChannelFuture f = b.connect(host, port).sync();
// 7.等待连接关闭（阻塞，直到Channel关闭）
f.channel().closeFuture().sync();
} finally {
group.shutdownGracefully();
}
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.创建一个 NioEventLoopGroup 对象实例
2.创建客户端启动的引导类是 Bootstrap
3.通过 .group() 方法给引导类 Bootstrap 配置一个线程组
4.通过channel()方法给引导类 Bootstrap指定了 IO 模型为NIO
5.通过 .childHandler()给引导类创建一个ChannelInitializer ，然后制定了客户端消息的业务处理逻辑 HelloClientHandler 对象
6.调用 Bootstrap 类的 connect()方法进行连接，这个方法需要指定两个参数：
inetHost : ip 地址
inetPort : 端口号
public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort) {
return this.connect(InetSocketAddress.createUnresolved(inetHost, inetPort));
}
public ChannelFuture connect(SocketAddress remoteAddress) {
ObjectUtil.checkNotNull(remoteAddress, "remoteAddress");
this.validate();
return this.doResolveAndConnect(remoteAddress, this.config.localAddress());
}
connect 方法返回的是一个 Future 类型的对象
public interface ChannelFuture extends Future {
......
} 也就是说这个方是异步的，我们通过 addListener 方法可以监听到连接是否成功，进而打印出连接信息。具体做法很简单，只需要对代码进行以下改动：
ChannelFuture f = b.connect(host, port).addListener(future -> {
if (future.isSuccess()) {
System.out.println("连接成功!");
} else {
System.err.println("连接失败!");
}
}).sync(); ————————————————
1、创建ServerBootStrap实例
2.创建处理客户端连接Reactor线程组
3.创建客户端连接的NioSocketChannel
4.创建pipeline和channelHadler
5.异步发起TCP连接并判断是否成功
