1.Netty源码解析 -- FastThreadLocal与HashedWheelTimer
2.Netty源码探究1：事件驱动原理
3.Netty基础篇2-Netty核心模块组件
4.Netty源码-一分钟掌握4种tcp粘包解决方案

Netty源码解析 -- FastThreadLocal与HashedWheelTimer

       Netty源码分析系列文章接近尾声，码下本文深入解析FastThreadLocal与HashedWheelTimer。码下基于Netty 4.1.版本。码下

       FastThreadLocal简介：

       FastThreadLocal与FastThreadLocalThread协同工作。码下FastThreadLocalThread继承自Thread类，码下内部封装一个InternalThreadLocalMap，码下会员管理源码 python该map只能用于当前线程，码下存放了所有FastThreadLocal对应的码下值。每个FastThreadLocal拥有一个index，码下用于定位InternalThreadLocalMap中的码下值。获取值时，码下首先检查当前线程是码下否为FastThreadLocalThread，如果不是码下，则从UnpaddedInternalThreadLocalMap.slowThreadLocalMap获取InternalThreadLocalMap，码下这实际上回退到使用ThreadLocal。码下

       FastThreadLocal获取值步骤：

       #1 获取当前线程的InternalThreadLocalMap，如果是FastThreadLocalThread则直接获取，否则通过UnpaddedInternalThreadLocalMap.slowThreadLocalMap获取。

       #2 通过每个FastThreadLocal的index，获取InternalThreadLocalMap中的值。

       #3 若找不到值，则调用initialize方法构建新对象。

       FastThreadLocal特点：

       FastThreadLocal无需使用hash算法，通过下标直接获取值，复杂度为log(1)，性能非常高效。

       HashedWheelTimer介绍：

       HashedWheelTimer是Netty提供的时间轮调度器，用于高效管理各种延时任务。时间轮是一种批量化任务调度模型，能够充分利用线程资源。图片发卡源码简单说，就是将任务按照时间间隔存放在环形队列中，执行线程定时执行队列中的任务。

       例如，环形队列有个格子，执行线程每秒移动一个格子，则每轮可存放1分钟内的任务。任务执行逻辑如下：给定两个任务task1（秒后执行）、task2（2分秒后执行），当前执行线程位于第6格子。那么，task1将放到+6=格，轮数为0；task2放到+6=格，轮数为2。执行线程将执行当前格子轮数为0的任务，并将其他任务轮数减1。

       HashedWheelTimer的缺点：

       时间轮调度器的时间精度受限于执行线程的移动速度。例如，每秒移动一个格子，则调度精度小于一秒的任务无法准时调用。

       HashedWheelTimer关键字段：

       添加延迟任务时，使用HashedWheelTimer#newTimeout方法，如果HashedWheelTimer未启动，则启动HashedWheelTimer。启动后，构建HashedWheelTimeout并添加到timeouts集合。

       HashedWheelTimer运行流程：

       启动后阻塞HashedWheelTimer线程，直到Worker线程启动完成。计算下一格子开始执行的spring源码依赖时间，然后睡眠到下次格子开始执行时间。获取tick对应的格子索引，处理已到期任务，移动到下一个格子。当HashedWheelTimer停止时，取消任务并停止时间轮。

       HashedWheelTimer性能比较：

       HashedWheelTimer新增任务复杂度为O(1)，优于使用堆维护任务的ScheduledExecutorService，适合处理大量任务。然而，当任务较少或无任务时，HashedWheelTimer的执行线程需要不断移动，造成性能消耗。另外，使用同一个线程调用和执行任务，某些任务执行时间过久会影响后续任务执行。为避免这种情况，可在任务中使用额外线程执行逻辑。如果任务过多，可能导致任务长期滞留在timeouts中而不能及时执行。

       本文深入剖析FastThreadLocal与HashedWheelTimer的实现细节，旨在提供全面的技术洞察与实战经验。希望对您理解Netty源码与时间轮调度器有帮助。关注微信公众号，获取更多Netty源码解析与技术分享。

Netty源码探究1：事件驱动原理

       Netty源码探究1：事件驱动原理

       Netty借鉴了Reactor设计模式，这是一种事件处理模式，用于管理并发服务请求。在模式中，拦截平台源码服务处理器对请求进行I/O多路复用，并同步分发给相应的请求处理器。Netty的核心内容是Reactor，因此深入分析其在Netty中的应用至关重要。Netty吸收了前人优秀经验，构建出这款优秀的技术框架。

       在Reactor设计模式中，Demultiplexer和Dispatcher是关键概念。Netty中的Demultiplexer是如何实现的？答案在于其Server端的架构设计。Netty通过Bootstrap（ServerBootstrap也适用）来构建Server，其中bind方法是启动Reactor运行的关键。在bind方法中，Netty创建并注册Channel到EventLoopGroup，从而实现Demultiplexer的功能。

       Netty中的Channel与JDK中的Channel有何不同？Netty通过NioServerSocketChannel构建Server，其内部封装了Java NIO的Channel，但Netty的Channel与JDK中的Channel在注册到Selector时有所不同。Netty中的Channel注册到NioEventLoop中的Selector上，只关注OP_ACCEPT事件。当客户端连接时，事件被触发，Server响应客户端连接。这涉及NioServerSocketChannel的构造过程和Selector的创建。

       Dispatcher在Java NIO中负责事件分发，Netty中如何实现这一功能？在NioEventLoop中，Selector.select()方法配合run()函数，共同实现事件监听循环。run函数中包含事件状态机和事件分派逻辑。当有事件到来时，boll参数源码状态机触发processSelectedKeys()方法，根据事件类型调用相应处理器进行处理。

       Netty中的事件驱动原理最终如何与自定义handler关联？在NioEventLoop的processSelectedKey()方法中，事件处理逻辑与Channel.Unsafe接口相关联。Channel.Unsafe接口用于封装Socket的最终操作，Netty通过此接口与业务层Handler建立关联。通过调用handler的read方法，Netty将事件与业务处理逻辑关联起来。

       总之，Netty通过Reactor设计模式实现了事件驱动原理，借助Demultiplexer和Dispatcher的机制，实现了对并发请求的高效处理。理解Netty的源码结构和事件驱动原理，对于深入掌握Netty技术框架至关重要。

Netty基础篇2-Netty核心模块组件

       欢迎大家关注?github.com/hsfxuebao?，希望对大家有所帮助，要是觉得可以的话麻烦给点一下Star哈

1. Bootstrap 和 ServerBootstrap

       Bootstrap 意思是引导，一个 Netty 应用通常由一个 Bootstrap 开始，主要作用是配置整个 Netty 程序，串联各个组件，Netty 中 Bootstrap 类是客户端程序的启动引导类，ServerBootstrap 是服务端启动引导类

       常见的方法有:

public?ServerBootstrap?group(EventLoopGroup?parentGroup,?EventLoopGroup?childGroup)，该方法用于服务器端，用来设置两个?EventLooppublic?B?group(EventLoopGroup?group)?，该方法用于客户端，用来设置一个?EventLooppublic?B?channel(Class<?extends?C>?channelClass)，该方法用来设置一个服务器端的通道实现public?<T>?B?option(ChannelOption<T>?option,?T?value)，用来给?ServerChannel?添加配置public?<T>?ServerBootstrap?childOption(ChannelOption<T>?childOption,?T?value)，用来给接收到的通道添加配置public?ServerBootstrap?childHandler(ChannelHandler?childHandler)，该方法用来设置业务处理类（自定义的?handler）public?ChannelFuture?bind(int?inetPort)?，该方法用于服务器端，用来设置占用的端口号public?ChannelFuture?connect(String?inetHost,?int?inetPort)?，该方法用于客户端，用来连接服务器端2. Future 和 ChannelFutures

       Netty 中所有的 IO 操作都是异步的，不能立刻得知消息是否被正确处理。但是可以过一会等它执行完成或者直接注册一个监听，具体的实现就是通过 Future 和 ChannelFutures，他们可以注册一个监听，当操作执行成功或失败时监听会自动触发注册的监听事件

       常见的方法有:

Channel?channel()，返回当前正在进行?IO?操作的通道ChannelFuture?sync()，等待异步操作执行完毕3. Channel

       Netty 网络通信的组件，能够用于执行网络 I/O 操作。

       通过Channel 可获得当前网络连接的通道的状态

       通过Channel 可获得 网络连接的配置参数 （例如接收缓冲区大小）

       Channel 提供异步的网络 I/O 操作(如建立连接，读写，绑定端口)，异步调用意味着任何 I/O 调用都将立即返回，并且不保证在调用结束时所请求的 I/O 操作已完成

       调用立即返回一个 ChannelFuture 实例，通过注册监听器到 ChannelFuture 上，可以 I/O 操作成功、失败或取消时回调通知调用方

       支持关联 I/O 操作与对应的处理程序

       不同协议、不同的阻塞类型的连接都有不同的 Channel 类型与之对应，常用的 Channel 类型:

       NioSocketChannel，异步的客户端 TCP Socket 连接。

       NioServerSocketChannel，异步的服务器端 TCP Socket 连接。

       NioDatagramChannel，异步的 UDP 连接。

       NioSctpChannel，异步的客户端 Sctp 连接。

       NioSctpServerChannel，异步的 Sctp 服务器端连接，这些通道涵盖了 UDP 和 TCP 网络 IO 以及文件 IO。

4. Selector

       Netty 基于 Selector 对象实现 I/O 多路复用，通过 Selector 一个线程可以监听多个连接的 Channel 事件。

       当向一个 Selector 中注册 Channel 后，Selector 内部的机制就可以自动不断地查询(Select) 这些注册的 Channel 是否有已就绪的 I/O 事件（例如可读，可写，网络连接完成等），这样程序就可以很简单地使用一个线程高效地管理多个 Channel

5. ChannelHandler 及其实现类

       ChannelHandler 是一个接口，处理 I/O 事件或拦截 I/O 操作，并将其转发到其 ChannelPipeline(业务处理链)中的下一个处理程序。

       ChannelHandler 本身并没有提供很多方法，因为这个接口有许多的方法需要实现，方便使用期间，可以继承它的子类。ChannelHandler 及其实现类一览图(后)

       ChannelInboundHandler 用于处理入站 I/O 事件。

       ChannelOutboundHandler 用于处理出站 I/O 操作。

       //适配器

       ChannelInboundHandlerAdapter 用于处理入站 I/O 事件。

       ChannelOutboundHandlerAdapter 用于处理出站 I/O 操作。

       ChannelDuplexHandler 用于处理入站和出站事件。

       我们经常需要自定义一个 Handler 类去继承 ChannelInboundHandlerAdapter，然后通过重写相应方法实现业务逻辑，我们接下来看看一般都需要重写哪些方法

public?class?ChannelInboundHandlerAdapter?extends?ChannelHandlerAdapter?implements?ChannelInboundHandler?{ ?@Skip?@Override?public?void?channelRegistered(ChannelHandlerContext?ctx)?throws?Exception?{ ?ctx.fireChannelRegistered();?}?@Skip?@Override?public?void?channelUnregistered(ChannelHandlerContext?ctx)?throws?Exception?{ ?ctx.fireChannelUnregistered();?}?//?通道就绪事件?@Skip?@Override?public?void?channelActive(ChannelHandlerContext?ctx)?throws?Exception?{ ?ctx.fireChannelActive();?}?@Skip?@Override?public?void?channelInactive(ChannelHandlerContext?ctx)?throws?Exception?{ ?ctx.fireChannelInactive();?}?@Skip?@Override?//?通道读取数据事件?public?void?channelRead(ChannelHandlerContext?ctx,?Object?msg)?throws?Exception?{ ?ctx.fireChannelRead(msg);?}?@Skip?@Override?//?数据读取完毕事件?public?void?channelReadComplete(ChannelHandlerContext?ctx)?throws?Exception?{ ?ctx.fireChannelReadComplete();?}?@Skip?@Override?public?void?userEventTriggered(ChannelHandlerContext?ctx,?Object?evt)?throws?Exception?{ ?ctx.fireUserEventTriggered(evt);?}?@Skip?@Override?public?void?channelWritabilityChanged(ChannelHandlerContext?ctx)?throws?Exception?{ ?ctx.fireChannelWritabilityChanged();?}?@Skip?@Override?@SuppressWarnings("deprecation")?//?通道发生异常事件?public?void?exceptionCaught(ChannelHandlerContext?ctx,?Throwable?cause)?throws?Exception?{ ?ctx.fireExceptionCaught(cause);?}}6. Pipeline 和ChannelPipeline

       ChannelPipeline 是一个重点：

       ChannelPipeline 是一个 Handler 的集合，它负责处理和拦截 inbound 或者 outbound 的事件和操作，相当于一个贯穿 Netty 的链。(也可以这样理解：ChannelPipeline 是 保存 ChannelHandler 的 List，用于处理或拦截 Channel 的入站事件和出站操作)

       ChannelPipeline 实现了一种高级形式的拦截过滤器模式，使用户可以完全控制事件的处理方式，以及 Channel 中各个的 ChannelHandler 如何相互交互

       在 Netty 中每个 Channel 都有且仅有一个 ChannelPipeline 与之对应，它们的组成关系如下

       一个 Channel 包含了一个 ChannelPipeline，而 ChannelPipeline 中又维护了一个由 ChannelHandlerContext 组成的双向链表，并且每个 ChannelHandlerContext 中又关联着一个 ChannelHandler

       入站事件和出站事件在一个双向链表中，入站事件会从链表 head 往后传递到最后一个入站的 handler，出站事件会从链表 tail 往前传递到最前一个出站的 handler，两种类型的 handler 互不干扰

       常用方法

?ChannelPipeline?addFirst(ChannelHandler...?handlers)，把一个业务处理类（handler）添加到链中的第一个位置?ChannelPipeline?addLast(ChannelHandler...?handlers)，把一个业务处理类（handler）添加到链中的最后一个位置7. ChannelHandlerContext

       保存 Channel 相关的所有上下文信息，同时关联一个 ChannelHandler 对象,即ChannelHandlerContext 中 包 含 一 个 具 体 的 事 件 处 理 器 ChannelHandler ， 同 时ChannelHandlerContext 中也绑定了对应的 pipeline 和 Channel 的信息，方便对 ChannelHandler进行调用.

       常用方法:

ChannelFuture?close()，关闭通道ChannelOutboundInvoker?flush()，刷新ChannelFuture?writeAndFlush(Object?msg)?，?将?数?据?写?到?ChannelPipeline?中?当?前ChannelHandler?的下一个?ChannelHandler?开始处理（出站）8. ChannelOption

       Netty 在创建 Channel 实例后,一般都需要设置 ChannelOption 参数。 ChannelOption 参数如下:

       ChannelOption.SO_BACKLOG: 对应 TCP/IP 协议 listen 函数中的 backlog 参数，用来初始化服务器可连接队列大小。服务端处理客户端连接请求是顺序处理的，所以同一时间只能处理一个客户端连接。多个客户端来的时候，服务端将不能处理的客户端连接请求放在队列中等待处理，backlog 参数指定了队列的大小。

       ChannelOption.SO_KEEPALIVE : 一直保持连接活动状态

9. EventLoopGroup 和实现类NioEventLoopGroup

       EventLoopGroup 是一组 EventLoop 的抽象，Netty 为了更好的利用多核 CPU 资源，一般会有多个 EventLoop 同时工作，每个 EventLoop 维护着一个 Selector 实例。

       EventLoopGroup 提供 next 接口，可以从组里面按照一定规则获取其中一个 EventLoop来处理任务。在 Netty 服务器端编程中，我们一般都需要提供两个 EventLoopGroup，例如：BossEventLoopGroup 和 WorkerEventLoopGroup。

       通常一个服务端口即一个 ServerSocketChannel对应一个Selector 和一个EventLoop线程。BossEventLoop 负责接收客户端的连接并将 SocketChannel 交给 WorkerEventLoopGroup 来进行 IO 处理，如下图所示:

       BossEventLoopGroup 通常是一个单线程的 EventLoop，EventLoop 维护着一个注册了ServerSocketChannel 的 Selector 实例BossEventLoop 不断轮询 Selector 将连接事件分离出来

       通常是 OP_ACCEPT 事件，然后将接收到的 SocketChannel 交给 WorkerEventLoopGroup

       WorkerEventLoopGroup 会由 next 选择其中一个 EventLoop来将这个 SocketChannel 注册到其维护的 Selector 并对其后续的 IO 事件进行处理

       常用方法

?public?NioEventLoopGroup()，构造方法?public?Future<?>?shutdownGracefully()，断开连接，关闭线程. Unpooled类

       Netty 提供一个专门用来操作缓冲区(即Netty的数据容器)的工具类

       常用方法如下所示

?//通过给定的数据和字符编码返回一个?ByteBuf?对象（类似于?NIO?中的?ByteBuffer?但有区别）?public?static?ByteBuf?copiedBuffer(CharSequence?string,?Charset?charset)

       举例说明Unpooled 获取 Netty的数据容器ByteBuf 的基本使用 案例演示

       案例1：

public?class?NettyByteBuf?{ ?public?static?void?main(String[]?args)?{ ?//创建一个ByteBuf?//说明?//1.?创建?对象，该对象包含一个数组arr?,?是一个byte[]?//2.?在netty?的buffer中，不需要使用flip?进行反转?//底层维护了?readerindex?和?writerIndex?//3.?通过?readerindex?和?writerIndex?和?capacity，?将buffer分成三个区域?//?0---readerindex?已经读取的区域?//?readerindex---writerIndex?，?可读的区域?//?writerIndex?--?capacity,?可写的区域?ByteBuf?buffer?=?Unpooled.buffer(5);?for?(int?i?=?0;?i?<?5;?i++)?{ ?buffer.writeByte(i);?}?System.out.println("capacity="?+?buffer.capacity());?//?//输出//for?(int?i?=?0;?i?<?buffer.capacity();?i++)?{ //System.out.println(buffer.getByte(i));//}?for?(int?i?=?0;?i?<?buffer.capacity();?i++)?{ ?System.out.println(buffer.readByte());?}?System.out.println("执行完毕");?}}

       执行结果为：

capacity=执行完毕

       案例2：

public?class?NettyByteBuf?{ ?public?static?void?main(String[]?args)?{ ?//创建ByteBuf?ByteBuf?byteBuf?=?Unpooled.copiedBuffer("hello,world!",?Charset.forName("utf-8"));?//使用相关的方法?if?(byteBuf.hasArray())?{ ?//?true?byte[]?content?=?byteBuf.array();?//将?content?转成字符串?System.out.println(new?String(content,?Charset.forName("utf-8")));?System.out.println("byteBuf="?+?byteBuf);?System.out.println(byteBuf.arrayOffset());?//?0?System.out.println(byteBuf.readerIndex());?//?0?System.out.println(byteBuf.writerIndex());?//??System.out.println(byteBuf.capacity());?//??//System.out.println(byteBuf.readByte());?//?System.out.println(byteBuf.getByte(0));?//??int?len?=?byteBuf.readableBytes();?//可读的字节数??System.out.println("len="?+?len);?//使用for取出各个字节?for?(int?i?=?0;?i?<?len;?i++)?{ ?System.out.println((char)?byteBuf.getByte(i));?}?//按照某个范围读取?System.out.println(byteBuf.getCharSequence(0,?4,?Charset.forName("utf-8")));?System.out.println(byteBuf.getCharSequence(4,?6,?Charset.forName("utf-8")));?}?}}

       执行结果为：

Channel?channel()，返回当前正在进行?IO?操作的通道ChannelFuture?sync()，等待异步操作执行完毕0参考文档

       Netty学习和源码分析github地址Netty从入门到精通视频教程(B站) Netty权威指南 第二版

       原文：/post/

Netty源码-一分钟掌握4种tcp粘包解决方案

       TCP报文的传输过程涉及内核中recv缓冲区和send缓冲区。发送端，数据先至send缓冲区，经Nagle算法判断是否立即发送。接收端，数据先入recv缓冲区，再由内核拷贝至用户空间。

       粘包现象源于无明确边界。解决此问题的关键在于界定报文的分界。Netty提供了四种方案来应对TCP粘包问题。

       Netty粘包解决方案基于容器存储报文，待所有报文收集后进行拆包处理。容器与拆包处理分别在ByteToMessageDecoder类的cumulation与decode抽象方法中实现。

       FixedLengthFrameDecoder是通过设置固定长度参数来识别报文，非报文长度，避免误判。

       LineBasedFrameDecoder以换行符作为分界符，确保准确分割报文，避免将多个报文合并。

       LengthFieldPrepender通过设置长度字段长度，实现简单编码，为后续解码提供依据。

       LengthFieldBasedFrameDecoder则是一种万能解码器，能够解密任意格式的编码，灵活性高。

       实现过程中涉及的参数包括：长度字段的起始位置offset、长度字段占的字节数lengthFieldLength、长度的调整lengthAdjustment以及解码后需跳过的字节数initialBytesToStrip。

       在实际应用中，为自定义协议，需在服务器与客户端分别实现编码与解码逻辑。服务器端负责发送经过编码的协议数据，客户端则接收并解码，以还原协议信息。