传统的BIO网络编程模型（线程池）

传统的网络编程模型，以Tomcat为代表，服务端的ServerSocketChannel个数取决于线程池中线程的数量，如图所示。
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这种编程模型，客户端的连接数受限于线程池中线程的数量。我是傻逼福，欢迎大家关注我。

Netty的网络编程模型

按照场景去理解Netty

服务端的工作流程：

• 阶段一：NioServerSocketChannel，实际是ServerSocketChannel注册到Selector多路复用器任务。
  • 这个阶段会涉及两个线程：
    • 主程序线程，通常是main：创建注册Selector的任务
    • boss组中的nioEventLoop线程：执行上述注册任务，即register0。
      • register0干了什么事？

      1. k = ((AbstractSelector)sel).register(this, ops, att);

      2. 回调在AbstractBootstrap类中，向NioServerSocketChannel中的pipeline所添加的ChannelInitializer的initChannel方法。在回调过程中，创建能接收客户端连接的对象任务。
         2.1 注意： 这里为什么是回调？因为，p.addLast(new ChannelInitializer<Channel>() {...}是创建对象时机，在main线程环境中；而回调initChannel方法，是执行时机，是在nioEventLoop线程环境中，这属于异步回调。
         2.2 探究一下这里使用回调的必要性以及恰当性，或者说为什么没有在用到的时候再创建ChannelInitializer该对象？ 要解释这个问题，就要说Netty设计的初衷：简化JDK的NIO编程，向使用者屏蔽底层的实现细节。而简化的方式，就是将向使用者提供参数方式，而Netty将这些参数应用到NIO编程的流程中。这里，为了将参数应用到流程中，就需要提前创建一些对象，比如ChannelInitializer，但是使用是在未来使用这些对象。而解决这个流程，显然使用回调的方式。
         2.3 题外话，从4.0版本到4.1版本中，通过Netty处理回调的方式，不难发现，**优雅的代码都是不断通过重构演化而来。回调作为一个单独的过程，而不再是依附于channelRegister。
         Netty4.0：
         

         Netty4.1:
         
         

      3. 协调异步操作。safeSetSuccess(promise);以NioServerSocketChannel注册为例分析。
         main线程和boss线程共同操作DefaultChannelPromise对象，不同的是main线程是读取被boss线程更新后的共享状态变量result，因此，你会发现result用volatile修饰。
         这里是怎么协调的？
         3.1 我们知道，Netty创建任务跟执行任务大多是异步的，即在不同的线程环境中。
         3.2 Nio编程大体流程是，先将Channel注册到Selector上，然后再进行Channel的端口绑定。
         3.3 当main线程向bossGrope的loop实例中新增一个任务后，如果boss组的该实例没有线程，就开始启动一个线程，由新启动的线程执行该任务。此时，main线程会继续往下执行。
         由于线程不一致，会出现以下典型的case：
         i ：表示if (channelFuture.isDone())
         s：表示safeSetSuccess(promise)
         a : 表示addListener中的isDone()
         之后解释时，都用标识代替。
         case 1： 如果新线程启动很快且在main线程执行到i之前，新线程已经开始执行到register0，且执行完s。此时，main线程开始执行i，结果为true（已经被新线程通过s给共享变量result赋值完），直接doBind0
         case 2： 如果新线程启动慢或者其他情况导致，并没有执行到s，此时，main线程开始执行i，结果为false，此时就需要向共享对象regFuture添加操作完成监听器，以便新线程通过s能够通知到main线程，添加绑定端口任务。
         case 3： 假如新线程没执行到s，此时main线程执行到i，main线程开始走添加操作完成监听器。假设，这时，新线程执行完s但此时的main线程还没向共享对象regFuture=DefaultChannelPromise添加监听器。换句话说，新线程执行完s也并没通知到main线程，因为此时的共享对象中的listeners并没有由main触发添加的监听器。所以，在addListener中，还需要一个额外的操作a来完成自己触发操作完成的动作。

      4. 注册事件

二：执行main线程所创建的boss组能接收客户端连接的对象任务
当第一阶段的任务执行完后，执行创建接收客户端连接的对象任务
三：当二中的任务执行完后，执行channel绑定端口任务。
在这一阶段，实际绑定完端口后，创建能将注册Channel时的操作位由0变更为16的任务。

	@Overridepublic final void bind(final SocketAddress localAddress, final ChannelPromise promise) {assertEventLoop();if (!promise.setUncancellable() || !ensureOpen(promise)) {return;}// See: https://github.com/netty/netty/issues/576if (Boolean.TRUE.equals(config().getOption(ChannelOption.SO_BROADCAST)) &&localAddress instanceof InetSocketAddress &&!((InetSocketAddress) localAddress).getAddress().isAnyLocalAddress() &&!PlatformDependent.isWindows() && !PlatformDependent.maybeSuperUser()) {// Warn a user about the fact that a non-root user can't receive a// broadcast packet on *nix if the socket is bound on non-wildcard address.logger.warn("A non-root user can't receive a broadcast packet if the socket " +"is not bound to a wildcard address; binding to a non-wildcard " +"address (" + localAddress + ") anyway as requested.");}boolean wasActive = isActive();try {doBind(localAddress);} catch (Throwable t) {safeSetFailure(promise, t);closeIfClosed();return;}if (!wasActive && isActive()) {invokeLater(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// 触发操作位变更pipeline.fireChannelActive();}});}safeSetSuccess(promise);}

四：执行变更channel操作位任务
当执行完操作位变更的任务后，此时服务端具备了能接收客户端连接请求，TCP通道的建立。

JDK原生的NIO编程

Netty在原生NIO编程的改进

• 线程与服务类（NioEventLoop）分开。这里说的分开指的是，NioEventLoop本身并不是一个线程（依据就是没有extend Thread），但是它持有线程。
  • 这种设计方式，比之前单纯继承一个Thread，稍微要复杂点。因为每次使用该实例时，都要判断当前线程是否是该实例所持有的线程。 而且，还要保证实例中的操作都是顺序的，不能受线程的影响，为此，Netty为每个实例增加了一个任务队列，所有顺序的操作转变成任务队列以及线程间的通信（共享变量【状态变量】，一个写，一个读，事件通知等）。
  • 那么，这种设计方式有什么好处？将线程的作用域缩小到操作动作，方法级别上，而不再是整个实例类，充分利用多核CPU。
• Netty对于我们来说，之所以使用简单，是因为内部统一了对象。客户端套接字的编程跟服务端套接字的编程做了抽象统一，比如AbstractNioChannel，因此，我们会发现，服务端编程和客户端编程基本相同。
  • 为了实现这种统一，Netty都做了哪些事情？
    • 套接字统一。我们知道jdk提供了ServerSocket和Socket这两种套接字，与之对应的ServerSocketChannel和SocketChannel，这是两套体系，即客户端编程和服务端编程。而Netty通过AbstractNioChannel的SelectableChannel将ServerSocketChannel和SocketChannel做到了有机统一，套接字模型统一。更重要的是，这里说明“少用继承，多用组合”的原则很重要，让功能更强大，这里的功能是面向使用人员，在开发服务端或者客户端编程时，十分简单，即传参就可以。
    • 流程统一。NioServerSocketChannel注册到Selector上跟NioSocketChannel注册到Selector上的过程一样，Netty将这个过程进行了统一，即AbstractUnsafe中的register0。（题外话，有些小伙伴一直纠结方法命名的问题，这里说一下。在doRegister()的上一级方法的命名是register0，而register0方法的上一级是register方法。）
    • 操作即任务，任务统一。Netty将所有的操作或者动作转换成可执行的任务。