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本文是由 code4craft 发表在博客上的，原文基于 Netty3.7 的版本，源码部分对 buffer、Pipeline、Reactor 模式等进行了部分讲解，个人又继续新增了后续的几个核心组件的源码解读，新增了具体的案例。Netty 的源码非常好，质量极高，是 Java 中质量最高的开源项目之一，(比 Spring 系列源码高几层楼 …) 我十分建议大家花上一周时间自习读一读。
概述
Netty 是什么
大概用 Netty 的，无论新手还是老手，都知道它是一个“网络通讯框架”。所谓框架，基本上都是一个作用：基于底层 API，提供更便捷的编程模型。那么 ” 通讯框架 ” 到底做了什么事情呢？回答这个问题并不太容易，我们不妨反过来看看，不使用 netty，直接基于 NIO 编写网络程序，你需要做什么 (以 Server 端 TCP 连接为例，这里我们使用 Reactor 模型)：
监听端口，建立 Socket 连接
建立线程，处理内容
读取 Socket 内容，并对协议进行解析
进行逻辑处理
回写响应内容
如果是多次交互的应用 (SMTP、FTP)，则需要保持连接多进行几次交互
关闭连接
建立线程是一个比较耗时的操作，同时维护线程本身也有一些开销，所以我们会需要多线程机制，幸好 JDK 已经有很方便的多线程框架了，这里我们不需要花很多心思。
此外，因为 TCP 连接的特性，我们还要使用连接池来进行管理：
建立 TCP 连接是比较耗时的操作，对于频繁的通讯，保持连接效果更好
对于并发请求，可能需要建立多个连接
维护多个连接后，每次通讯，需要选择某一可用连接
连接超时和关闭机制
想想就觉得很复杂了！实际上，基于 NIO 直接实现这部分东西，即使是老手也容易出现错误，而使用 Netty 之后，你只需要关注逻辑处理部分就可以了。
体验 Netty
这里我们引用 Netty 的 example 包里的一个例子，一个简单的 EchoServer，它接受客户端输入，并将输入原样返回。其主要代码如下：
public void run() {
// Configure the server.
ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap(
new NioServerSocketChannelFactory(
Executors.newCachedThreadPool(),
Executors.newCachedThreadPool()));
// Set up the pipeline factory.
bootstrap.setPipelineFactory(new ChannelPipelineFactory() {
public ChannelPipeline getPipeline() throws Exception {
return Channels.pipeline(new EchoServerHandler());
}
});
// Bind and start to accept incoming connections.
bootstrap.bind(new InetSocketAddress(port));
}
这里 EchoServerHandler 是其业务逻辑的实现者，大致代码如下：
public class EchoServerHandler extends SimpleChannelUpstreamHandler {
@Override
public void messageReceived(
ChannelHandlerContext ctx, MessageEvent e) {
// Send back the received message to the remote peer.
e.getChannel().write(e.getMessage());
}
}
还是挺简单的，不是吗？
Netty 背后的事件驱动机制
完成了以上一段代码，我们算是与 Netty 进行了第一次亲密接触。如果想深入学习呢？
阅读源码是了解一个开源工具非常好的手段，但是 Java 世界的框架大多追求大而全，功能完备，如果逐个阅读，难免迷失方向，Netty 也并不例外。相反，抓住几个重点对象，理解其领域概念及设计思想，从而理清其脉络，相当于打通了任督二脉，以后的阅读就不再困难了。
理解 Netty 的关键点在哪呢？我觉得，除了 NIO 的相关知识，另一个就是事件驱动的设计思想。什么叫事件驱动？我们回头看看 EchoServerHandler 的代码，其中的参数：public void messageReceived(ChannelHandlerContext ctx, MessageEvent e)，MessageEvent 就是一个事件。这个事件携带了一些信息，例如这里 e.getMessage() 就是消息的内容，而 EchoServerHandler 则描述了处理这种事件的方式。一旦某个事件触发，相应的 Handler 则会被调用，并进行处理。这种事件机制在 UI 编程里广泛应用，而 Netty 则将其应用到了网络编程领域。
在 Netty 里，所有事件都来自 ChannelEvent 接口，这些事件涵盖监听端口、建立连接、读写数据等网络通讯的各个阶段。而事件的处理者就是 ChannelHandler，这样，不但是业务逻辑，连网络通讯流程中底层的处理，都可以通过实现 ChannelHandler 来完成了。事实上，Netty 内部的连接处理、协议编解码、超时等机制，都是通过 handler 完成的。当博主弄明白其中的奥妙时，不得不佩服这种设计！
下图描述了 Netty 进行事件处理的流程。Channel 是连接的通道，是 ChannelEvent 的产生者，而 ChannelPipeline 可以理解为 ChannelHandler 的集合。
开启 Netty 源码之门
理解了 Netty 的事件驱动机制，我们现在可以来研究 Netty 的各个模块了。Netty 的包结构如下：
org
└── jboss
└── netty
├── bootstrap 配置并启动服务的类
├── buffer 缓冲相关类，对 NIO Buffer 做了一些封装
├── channel 核心部分，处理连接
├── container 连接其他容器的代码
├── example 使用示例
├── handler 基于 handler 的扩展部分，实现协议编解码等附加功能
├── logging 日志
└── util 工具类
在这里面，channel 和 handler 两部分比较复杂。我们不妨与 Netty 官方的结构图对照一下，来了解其功能。
具体的解释可以看这里：http://netty.io/3.7/guide/#architecture。图中可以看到，除了之前说到的事件驱动机制之外，Netty 的核心功能还包括两部分：
Zero-Copy-Capable Rich Byte Buffer 零拷贝的 Buffer。为什么叫零拷贝？因为在数据传输时，最终处理的数据会需要对单个传输层的报文，进行组合或者拆分。NIO 原生的 ByteBuffer 无法做到这件事，而 Netty 通过提供 Composite(组合) 和 Slice(切分) 两种 Buffer 来实现零拷贝。这部分代码在 org.jboss.netty.buffer 包中。这里需要额外注意，不要和操作系统级别的 Zero-Copy 混淆了, 操作系统中的零拷贝主要是用户空间和内核空间之间的数据拷贝, NIO 中通过 DirectBuffer 做了实现.
Universal Communication API 统一的通讯 API。这个是针对 Java 的 Old I/ O 和 New I/O，使用了不同的 API 而言。Netty 则提供了统一的 API(org.jboss.netty.channel.Channel) 来封装这两种 I / O 模型。这部分代码在 org.jboss.netty.channel 包中。
此外，Protocol Support 功能通过 handler 机制实现。
接下来的文章，我们会根据模块，详细的对 Netty 源码进行分析。
参考资料：
Netty 3.7 User Guide http://netty.io/3.7/guide/
What is Netty? http://ayedo.github.io/netty/2013/06/19/what-is-netty.html
