1. Netty概述Netty是一个高性能、异步的事件驱动NIO框架，基于JAVA NIO提供的API实现。 支持TCP、UDP和文件传输。 另外，作为异步NIO框架，Netty的所有IO操作都是异步、无阻塞的，如果使用Future-Listener机制，用户可以容易主动获取，也可以使用通知机制获取IO操作的结果作为目前最流行的NIO框架，Netty广泛应用于互联网领域、大数据分布式计算领域、游戏行业、通信行业等，一些行业知名的开源组件也基于Netty的NIO框架
2. Netty线程模型在JAVA NIO方面为选择器为Reactor模式提供了基础，Netty结合选择器和Reactor模式设计了高效的线程模型。 首先，让我们看看Reactor模式：
2.1反射器模式
维基百科对Reactor模型进行了如下说明。 “thereactordesignpatternisaneventhandlingpatternforhandlingservicerequestsdeliveredconcurrentlybyoneormor uts.theservicehandehand mingrequestsanddispatchesthemsynchronouslytoassociatedrequesthandlers."。 首先，Reactor模式是一个事件驱动，有一个或多个并发输入源，有一个服务器处理程序和多个请求处理程序，该服务处理程序对同步输入的请求进行复用并对应如下图所示。
在结构上，它类似于生产者和消费者模型，一个或多个生产者将事件放入一个队列中，一个或多个消费者主动从该队列轮询和处理事件，而Reactor模式没有用于缓冲区的队列。 每次将某个事件输入到服务猎户时，服务猎户都会主动将该事件分发到相应的请求处理程序(针对每种类型的Evnent )进行处理。
2.2实现还原模式
关于Java NIO结构Reator模式，Doug lea在《Scalable IO in Java》中有很好的论述，这里通过切取PPT对Reator模式的实现进行说明
1 .第一种实现模式如下：
这是最简单的Reactor单线程模型。 由于Reactor模式使用异步无阻塞IO，所以所有IO操作都不会被阻塞，理论上一个线程可以独立处理所有IO操作。 此时，Reactor线程是负责套接字的多路分离、Accept的新连接、向处理链分发请求的多方面手段。
一些小容量APP场景可以使用单线程模型。 但是，对于高负荷，大规模的同时应用是不合适的，主要原因如下。
如果一个NIO线程同时处理成百上千个链路，则无法提供性能支持。 即使NIO线程的CPU负载达到100%，也无法完全处理消息。 如果NIO线程负载过高，处理速度往往会降低，大量客户端连接超时，超时后重新发送，导致NIO线程负载增加。 不可靠，如果一个线程猝死循环，整个通信系统就不可用，为了解决这些问题，出现了Reactor多线程模型。
2.Reactor多线程模型：
与前一种模式相比，该模型在处理链部分采用多线程(线程池)。
在大多数场景中，该模型能够满足性能需要。 但是，在特殊的APP应用程序场景(如服务器)中，客户端握手是安全验证的。 在这种情况下，只有一个Acceptor线程可能会导致性能不足。 为了解决这些问题，产生了第三个Reactor线程模型
3.Reactor主从模型
该模型与第二种模型相比，将Reactor分为两部分，主Reactor负责监听服务器套接字、接受器的新连接； 将创建的套接字分配给subReactor。 subReactor负责所连接的套接字的多路分离、网络数据的读写、业务处理功能，将其扔到工作器线程池中完成。 通常，子反应器的数量可以等于CPU的数量。
2.3自然模式
2.2中介绍了Reactor的3种模型，Netty是哪一种？ 实际上，Netty的线程模型是Reactor模型的变种。 那是去除线程池的第三种形式的变种。 这也是Netty NIO的默认模式。 Netty的Reactor模式参与者主要具有以下组件：
selectoreventloopgroup/eventloopchannelpipelineselector是由NIO提供的可选择通道复用器，用作demultiplexer。 这里不说明。 介绍另外两个功能以及Netty在Reactor模式下的wxdwt。
3 .在3.EventLoopGroup/EventLoop系统运行时，频繁切换线程上下文会降低性能。 同时运行多线程业务流程，如果业务开发人员需要
刻对线程安全保持警惕，哪些数据可能会被并发修改，如何保护？这不仅降低了开发效率，也会带来额外的性能损耗。为了解决上述问题，Netty采用了串行化设计理念，从消息的读取、编码以及后续Handler的执行，始终都由IO线程EventLoop负责，这就意外着整个流程不会进行线程上下文的切换，数据也不会面临被并发修改的风险。这也解释了为什么Netty线程模型去掉了Reactor主从模型中线程池。
EventLoopGroup是一组EventLoop的抽象，EventLoopGroup提供next接口，可以总一组EventLoop里面按照一定规则获取其中一个EventLoop来处理任务，对于EventLoopGroup这里需要了解的是在Netty中，在Netty服务器编程中我们需要BossEventLoopGroup和WorkerEventLoopGroup两个EventLoopGroup来进行工作。通常一个服务端口即一个ServerSocketChannel对应一个Selector和一个EventLoop线程，也就是说BossEventLoopGroup的线程数参数为1。BossEventLoop负责接收客户端的连接并将SocketChannel交给WorkerEventLoopGroup来进行IO处理。
EventLoop的实现充当Reactor模式中的分发（Dispatcher）的角色。
4.ChannelPipelineChannelPipeline其实是担任着Reactor模式中的请求处理器这个角色。
ChannelPipeline的默认实现是DefaultChannelPipeline，DefaultChannelPipeline本身维护着一个用户不可见的tail和head的ChannelHandler，他们分别位于链表队列的头部和尾部。tail在更上层的部分，而head在靠近网络层的方向。在Netty中关于ChannelHandler有两个重要的接口，ChannelInBoundHandler和ChannelOutBoundHandler。inbound可以理解为网络数据从外部流向系统内部，而outbound可以理解为网络数据从系统内部流向系统外部。用户实现的ChannelHandler可以根据需要实现其中一个或多个接口，将其放入Pipeline中的链表队列中，ChannelPipeline会根据不同的IO事件类型来找到相应的Handler来处理，同时链表队列是责任链模式的一种变种，自上而下或自下而上所有满足事件关联的Handler都会对事件进行处理。
ChannelInBoundHandler对从客户端发往服务器的报文进行处理，一般用来执行半包/粘包，解码，读取数据，业务处理等；ChannelOutBoundHandler对从服务器发往客户端的报文进行处理，一般用来进行编码，发送报文到客户端。
下图是对ChannelPipeline执行过程的说明：
关于Pipeline的更多知识可参考：浅谈管道模型(Pipeline)
5.BufferNetty提供的经过扩展的Buffer相对NIO中的有个许多优势，作为数据存取非常重要的一块，我们来看看Netty中的Buffer有什么特点。
1.ByteBuf读写指针
在ByteBuffer中，读写指针都是position，而在ByteBuf中，读写指针分别为readerIndex和writerIndex，直观看上去ByteBuffer仅用了一个指针就实现了两个指针的功能，节省了变量，但是当对于ByteBuffer的读写状态切换的时候必须要调用flip方法，而当下一次写之前，必须要将Buffe中的内容读完，再调用clear方法。每次读之前调用flip，写之前调用clear，这样无疑给开发带来了繁琐的步骤，而且内容没有读完是不能写的，这样非常不灵活。相比之下我们看看ByteBuf，读的时候仅仅依赖readerIndex指针，写的时候仅仅依赖writerIndex指针，不需每次读写之前调用对应的方法，而且没有必须一次读完的限制。2.零拷贝
Netty的接收和发送ByteBuffer采用DIRECT BUFFERS，使用堆外直接内存进行Socket读写，不需要进行字节缓冲区的二次拷贝。如果使用传统的堆内存（HEAP BUFFERS）进行Socket读写，JVM会将堆内存Buffer拷贝一份到直接内存中，然后才写入Socket中。相比于堆外直接内存，消息在发送过程中多了一次缓冲区的内存拷贝。Netty提供了组合Buffer对象，可以聚合多个ByteBuffer对象，用户可以像操作一个Buffer那样方便的对组合Buffer进行操作，避免了传统通过内存拷贝的方式将几个小Buffer合并成一个大的Buffer。Netty的文件传输采用了transferTo方法，它可以直接将文件缓冲区的数据发送到目标Channel，避免了传统通过循环write方式导致的内存拷贝问题。3.引用计数与池化技术
在Netty中，每个被申请的Buffer对于Netty来说都可能是很宝贵的资源，因此为了获得对于内存的申请与回收更多的控制权，Netty自己根据引用计数法去实现了内存的管理。Netty对于Buffer的使用都是基于直接内存（DirectBuffer）实现的，大大提高I/O操作的效率，然而DirectBuffer和HeapBuffer相比之下除了I/O操作效率高之外还有一个天生的缺点，即对于DirectBuffer的申请相比HeapBuffer效率更低，因此Netty结合引用计数实现了PolledBuffer，即池化的用法，当引用计数等于0的时候，Netty将Buffer回收致池中，在下一次申请Buffer的没某个时刻会被复用。 总结Netty其实本质上就是Reactor模式的实现，Selector作为多路复用器，EventLoop作为转发器，Pipeline作为事件处理器。但是和一般的Reactor不同的是，Netty使用串行化实现，并在Pipeline中使用了责任链模式。
Netty中的buffer相对有NIO中的buffer又做了一些优化，大大提高了性能。