Netty使用手册

Netty架构图

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模块

• io.netty.bootstrap：提供客户端或服务端引导类（如 Bootstrap, ServerBootstrap）
• io.netty.channel： 核心的通道（Channel）抽象、事件循环、处理器（Handler）等 ChannelPipeline
• io.netty.handler：常用的编解码器、协议处理器、空闲检测、SSL等
• io.netty.buffer：自定义的ByteBuf 内存缓冲区管理（替代 JDK ByteBuffer）
• io.netty.util：工具类、定时器、线程池、反射工具等辅助设施
• io.netty.resolver：DNS 名称解析功能

核心组件

Channel

• 表示一个网络连接抽象，如 SocketChannel（TCP）、DatagramChannel（UDP）等。
• Channel 的所有操作都是异步的，返回 ChannelFuture。

EventLoop和EventLoopGroup

• EventLoop: 相当于一个单线程的事件循环器（负责读、写、调度等事件）。
• EventLoopGroup: 多个 EventLoop 的组合，通常绑定一个线程池。

每个 Channel 绑定一个 EventLoop，执行生命周期内所有 I/O 操作。

一般服务端会定义BossGroup和WorkGroup，BossGroup用于接受连接、注册连接。WorkGroup用于处理网络I/O事件。

ChannelPipeline

• 责任链模式实现，每个连接都有自己的 ChannelPipeline。

ChannelHandler

• ChannelHandler：处理具体的读写、编解码逻辑，有两类：
  • ChannelInboundHandler: 入站（如 channelRead）
  • ChannelOutboundHandler: 出站（如 write, flush）

ByteBuf

• Netty 自定义的 内存数据容器，比 Java NIO 的 ByteBuffer 更强大：
  • 支持池化内存（减少 GC）
  • 动态扩容、读写索引分离

Bootstrap / ServerBootstrap

• 用于客户端或服务端的启动配置，设置：
  • EventLoopGroup
  • Channel 类型
  • ChannelInitializer（初始化 pipeline）
  • 连接参数（如 TCP_NODELAY, SO_KEEPALIVE）

Channel类型

Channel 类型	通信协议	用途示例
NioSocketChannel	TCP	普通客户端连接（例如 HTTP 客户端）
NioServerSocketChannel	TCP	服务端监听 TCP 端口，接受连接
NioDatagramChannel	UDP	基于 UDP 的服务（如 DNS、视频流）
EmbeddedChannel	内存通道	用于测试 Pipeline，无需真实网络
LocalChannel	本地进程通道	JVM 内两个线程通信（无网络）
LocalServerChannel	本地服务端	与 LocalChannel 配合使用
EpollSocketChannel（Linux）	TCP	Linux 下基于 epoll 的高性能 socket
KQueueSocketChannel（macOS）	TCP	macOS 下的高性能 socket 实现

ChannelHandler

• 🔵 Inbound Handler（入站，处理读事件）
• 🔴 Outbound Handler（出站，处理写事件）

ChannelHandler在ChannelPipeline中运行， ChannelPipeline是一条 双向传送带：

• 数据“进来”（客户端发来）走 → 从 头部 head 到 尾部 tail
• 数据“出去”（服务器发回）走 ← 从 尾部 tail 到 头部 head

入站事件（客户端发来数据）流程

当客户端向服务器发送数据，会触发如下流程：

ChannelPipeline: [HeadContext] → h1 → h2 → h3 → [TailContext]
                                 ↑    ↑    ↑
                        ChannelInboundHandler

事件触发链：

事件	会触发的 Handler 方法
客户端连接	channelActive()
收到数据	channelRead() + channelReadComplete()
客户端断开	channelInactive()
异常发生	exceptionCaught()

出站事件（服务器向客户端写数据）流程

当在handler中调用channel.writeAndFlush向客户端写数据时

channel.writeAndFlush(msg);

会触发出站事件

ChannelPipeline: [HeadContext] ← o1 ← o2 ← o3 ← [TailContext]
                                 ↑    ↑    ↑
                      ChannelOutboundHandler

Netty 中的 “出站事件从尾（tail）到头（head）传播” 是指：

当你调用 ctx.write() 或 ctx.writeAndFlush() 发数据时，Netty 会从 pipeline 的尾部向前找（靠近头部）所有的出站处理器（Outbound Handler），依次调用它们的 write() 方法，直到数据被写入 socket。

事件触发链

操作	会触发的 Handler 方法
ctx.write()	write()（从当前位置向前）
ctx.flush()	flush()
writeAndFlush()	write() + flush()

完整收发数据生命周期示意图

           [Client] 发数据
                ↓
       NioEventLoop 触发 socket 读事件
                ↓
        pipeline.fireChannelRead(msg)
                ↓
   Inbound handler1.channelRead()
                ↓
   Inbound handler2.channelRead()
                ↓
   最终业务 handler.channelRead() 处理完后：
                ↓
   ctx.writeAndFlush("回应数据")
                ↓
   Outbound handlerN.write()
                ↓
   Outbound handlerN-1.write()
                ↓
   到达 HeadContext，写入 socket