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Netty高性能的三个主题

1. I/O传输模型：用什么样的通道将数据发送给对方，是BIO、NIO还是AIO，I/O传输模型在很大程度上决定了框架的性能。
2. 数据协议：采用什么样的通信协议，是HTTP还是内部私有协议。协议的选择不同，性能模型也就不同。一般来说内部私有协议比公有协议的性能更高。
3. 线程模型：线程模型涉及如何读取数据包，读取之后的编解码在哪个线程中进行，编解码后的消息如何派发等方面。线程模型设计得不同，对性能也会产生非常大的影响。

Netty高性能之核心法宝

异步非阻塞通信

Netty就是一个满足高性能、高并发的网络通信框架。Netty底层是采用Reactor线程模型来设计和实现的，先来看Netty服务端API的通信步骤，其序列图如下图所示:

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Netty客户端API的通信步骤:

零拷贝

1. Netty接收和发送ByteBuffer采用DirectBuffer，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。如果使用传统的堆存（Heap Buffer）进行Socket读写，那么JVM会将堆存拷贝一份到直接内存中，然后才写入Socket。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。
2. 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那样方便地对组合Buffer进行操作，避免了传统的通过内存拷贝的方式将几个小Buffer合并成一个大Buffer的烦琐操作。
3. Netty中文件传输采用了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。

内存池

随着JVM和JIT（Just-In-Time）即时编译技术的发展，对象的分配和回收已然是一个非常轻量级的工作。但是对于缓冲区来说还有些特殊，尤其是对于堆外直接内存的分配和回收，是一种耗时的操作。为了尽量重复利用缓冲区内存，Netty设计了一套基于内存池的缓冲区重用机制。

高效的Reactor线程模型

常用的Reactor线程模型有三种，分别如下：

1. Reactor单线程模型。
2. Reactor多线程模型。
3. 主从Reactor多线程模型。

无锁化的串行设计理念

在大多数应用场景下，并行多线程处理可以提升系统的并发性能。但是，如果对共享资源的并发访问处理不当，就会造成严重的锁竞争，最终导致系统性能的下降。为了尽可能避免锁竞争带来的性能损耗，可以通过串行化设计来避免多线程竞争和同步锁，即消息的处理尽可能在同一个线程内完成，不进行线程切换。

高效的并发编程

Netty的高效并发编程主要体现在如下几点:

1. volatile关键字的大量且正确的使用。
2. CAS和原子类的广泛使用。
3. 线程安全容器的使用。

对高性能的序列化框架的支持

影响序列化性能的关键因素总结如下:

1. 序列化后的码流大小（网络带宽的占用）。
2. 序列化/反序列化的性能（CPU资源占用）。
3. 是否支持跨语言（异构系统的对接和开发语言切换）。

Netty默认提供了对Google Protobuf的支持，用户也可以通过扩展Netty的编解码接口接入其他高性能的序列化框架进行编解码，例如Thrift的压缩二进制编解码框架。

灵活的TCP参数配置能力

合理设置TCP参数在某些场景下对性能的提升具有显著的效果，例如SO_RCVBUF和SO_SNDBUF。如果设置不当，对性能的影响也是非常大的。