Netty入门指南：构建高性能网络应用

菜菜的后端私房菜
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前言

Netty是一个高级的、异步事件驱动的网络应用框架，用于快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序

它是用Java编写的、支持多种协议，并被许多知名的中间件和框架所采用

本文将带你快速入门Netty，了解其基本概念、特点、部分组件以及编写一个HTTP服务器

Netty简介

Netty是一个开源的网络编程框架，它基于Java NIO，提供了对TCP、UDP和HTTP等协议的异步支持

Netty以其高性能、高可靠性和易用性而闻名，被广泛应用于网络通信、即时通讯等

常见的中间件RocketMQ、Nacos、Spring WebFlux框架等都使用Netty进行网络通信

Netty基于Reactor模式，提供了异步的事件处理机制，支持成千上万的并发连接，还使用零拷贝的缓冲池，以此实现高性能网络通信

Netty还提供各种协议的支持，比如HTTP、WebSocket、SSL还很容易扩展新协议，同时也支持压缩、大文件传输、实时视频流等

（如下图）

官方图

Reactor模式

Reactor模式是一种事件驱动的编程模型，广泛应用于网络服务器的并发处理

不仅仅只是Netty使用Reactor模式，其他熟悉的Redis、Nginx都使用这种模式来处理网络

在Netty中，Reactor模式通过**事件循环（EventLoop）和通道处理器（ChannelHandler）**来实现高效的I/O操作

事件循环

事件循环通常包括两类：BossEventLoop（也叫ParentEventLoop）和WorkerEventLoop（也叫ChildEventLoop）

BossEventLoop主要负责接受客户端的连接请求（accept），而WorkerEventLoop负责处理已建立连接上的数据读写操作（read、write）

在Netty中，它们以Group的方式形成线程组（EventLoopGroup），可以根据不同的业务场景对Boss、Worker的线程组动态调整线程数量

比如：当处理连接成为系统瓶颈时可以增加Boss线程数量，而处理数据读写成为系统瓶颈时增加Worker线程数量

通过这种方式，可以对处理数据的连接以及数据的读写进行解耦

通道处理器

在Netty框架中，ChannelHandler是处理网络事件和数据的核心组件，它定义很多方法用于处理不同类型的事件

（比如channelRead方法在channel发生读取数据事件时调用、channelWrite方法在数据写入channel时调用）

多个ChannelHandler组成ChannelPipeline（职责链），事件发生时会依次进行处理，允许用户灵活地扩展事件处理逻辑

通常会先对数据包进行解码、业务处理、最后编码写回数据

Reactor

结合Reactor模型来说，Netty中的BossEventLoop就（图中mainReactor），（以TCP为例）负责从三次握手完成的全连接队列（acceptor）中取出连接进行处理，最终交给WorkerEventLoop（图中subReactor）

当连接发生读事件（有数据来了），WorkerEventLoop会触发处理器链，对其进行解码、计算、编码写回（这部分就是ChannelPipeline，可以自定义实现）

Reactor

快速入门

导入maven依赖

<dependencies>
    <!-- Spring Boot 核心 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Netty -->
    <dependency>
        <groupId>io.netty</groupId>
        <artifactId>netty-all</artifactId>
        <version>4.1.100.Final</version>
    </dependency>

    <!-- 日志 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>
    </dependency>

    <!-- 可选：如果你使用 Kafka -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.kafka</groupId>
        <artifactId>spring-kafka</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

编写Netty服务器

package com.example.maslog.netty;

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import jakarta.annotation.PreDestroy;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Component;

import jakarta.annotation.PostConstruct;

@Slf4j
@Component
public class NettyServer {

    @Value("${netty.port:8080}")
    private int port;

    private EventLoopGroup bossGroup;
    private EventLoopGroup workerGroup;

    @PostConstruct
    public void start() {
        bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        workerGroup = new NioEventLoopGroup();

        try {
            ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
            bootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
                     .channel(NioServerSocketChannel.class)
                     .childHandler(new NettyServerInitializer());

            ChannelFuture future = bootstrap.bind(port).sync();
            log.info("Netty HTTP server started on port {}", port);

        } catch (InterruptedException e) {
            log.error("Netty 启动异常", e);
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }

    @PreDestroy
    public void stop() {
        bossGroup.shutdownGracefully();
        workerGroup.shutdownGracefully();
        log.info("Netty server shutdown.");
    }
}

每个连接被Netty接收后，调用NettyServerInitializer初始化Channel，将HTTP编解码器加入到Channel的Pipeline中

package com.example.maslog.netty;

import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.handler.codec.http.*;

public class NettyServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {

    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel ch) {
        ch.pipeline().addLast(new HttpServerCodec());
        ch.pipeline().addLast(new HttpObjectAggregator(65536)); // 聚合 HTTP 消息
        ch.pipeline().addLast(new SimpleHttpHandler());
    }
}

HttpServerCodec用于编解码HTTP协议，会拆分对象，使用HttpObjectAggregator进行聚合

SimpleHttpHandler用于真正的逻辑处理

package com.example.maslog.netty;

import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.handler.codec.http.*;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import static io.netty.handler.codec.http.HttpHeaderNames.*;
import static io.netty.handler.codec.http.HttpResponseStatus.*;
import static io.netty.handler.codec.http.HttpVersion.*;

@Slf4j
public class SimpleHttpHandler extends SimpleChannelInboundHandler<FullHttpRequest> {

    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest request) {
        String uri = request.uri();
        log.info("Received request: {}", uri);

        // 模拟返回处理结果
        String responseJson = "{\"status\":\"ok\"}";

        FullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(
                HTTP_1_1,
                OK,
                Unpooled.wrappedBuffer(responseJson.getBytes())
        );
        response.headers().set(CONTENT_TYPE, "application/json");
        response.headers().setInt(CONTENT_LENGTH, responseJson.length());

        ctx.writeAndFlush(response).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        log.error("处理请求失败", cause);
        ctx.close();
    }
}

启动后随便往127.0.0.1:8080发个Http请求，Netty都会接收并响应JSON格式的以下内容

{
    "status": "ok"
}

Netty作为高性能的网络框架，还被用在大量常见中间件以及框架中，如：Dubbo、RockeMQ、Flink、Spring WebFlux

总结

Netty作为一款高性能的网络框架，凭借其强大的异步事件驱动机制和灵活的组件设计，被广泛应用于Dubbo、RocketMQ、Flink、Spring WebFlux等常用中间件以及框架中

通过本文的介绍，相信你已经对Netty有了初步的了解，后续的文章将深入分析Netty的各个组件以及实现原理、运行流程

最后（点赞、收藏、关注求求啦~）

😁我是菜菜，热爱技术交流、分享与写作，喜欢图文并茂、通俗易懂的输出知识

📚在我的博客中，你可以找到Java技术栈的各个专栏：Java并发编程与JVM原理、Spring和MyBatis等常用框架及Tomcat服务器的源码解析，以及MySQL、Redis数据库的进阶知识，同时还提供关于消息中间件和Netty等主题的系列文章，都以通俗易懂的方式探讨这些复杂的技术点

🏆除此之外，我还是掘金优秀创作者、腾讯云年度影响力作者、华为云年度十佳博主....

👫我对技术交流、知识分享以及写作充满热情，如果你愿意，欢迎加我一起交流（vx:CaiCaiJava666），也可以持续关注我的公众号：菜菜的后端私房菜，我会分享更多技术干货，期待与更多志同道合的朋友携手并进，一同在这条充满挑战与惊喜的技术之旅中不断前行

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📖本篇文章被收入专栏 Java常用框架、网络基石，感兴趣的朋友可以持续关注~

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