Netty底层通讯原理（NIO）
Netty的高性能主要体现在其NIO机制，用户层依赖reactor线程模型实现，底层又依赖于系统层的select/epoll
Netty-server端初始化的时候会构造两个线程池(bossEventLoopGroup,workEventLoopGroup)，基于reactor线程池，原理如下：
bossEventLoopGroup根据参数指定启用多少个eventLoop来接收客户端连接，一个eventLoop就是对应一个线程。eventLoop会启用selector选择器，注册端口的connect事件，只要工作就是鉴权，三次握手，然后将accept()的channel注册到workEventLoopGroup中的一个eventLoop上，给这个channel在该workEventLoop的selector上注册读写事件。
workEventLoopGroup机制和boss差不多，也是根据初始化参数构造指定eventLoop，但是主要的业务处理是这个工作线程来处理的。
Netty的通讯方式是基于NIO实现，根据selector.select()方法获取注册的感兴趣的fd就绪事件，
selecor.select()方法默认是阻塞的(内核阻塞，如果有fd事件就绪会唤醒读取返回)，如果select方法传了时间参数，则会在指定时间后返回。
Netty的底层通讯，获取就绪fd事件，也有多种实现机制，比如select/poll/epoll
select/poll
select的原理如下：
用户程序发起读操作后，将阻塞查询读数据是否可用，直到内核准备好数据后，用户程序才会真正的读取数据
服务端建立每个连接，相当于打开文件，会获得对应的文件描述符（fd），相同的源IP/源端口/目标IP/目标端口对应同一个fd。
select和poll是相似的，不一样的地方是，select是使用数组，有连接数限制，而poll使用链表，无连接数限制。
监听连接时，从用户层的角度看，
（1）会构建3个fd数组，分别关注读/写/异常事件，设置超时时间，调用系统提供的select方法。
（2）调用select方法时，需要将fd数组传到内核态，等待部分fd就绪后，把fd数组（包含就绪状态）返回到用户态
（3）用户程序对fd数组进行遍历，处理就绪的fd
（4）重新调用select方法。
可以看出不好的地方是
（1）每次都要传入fd数组，返回整个fd数组，导致了大量在用户空间和内核空间的相互拷贝。
（2）用户程序仍需要遍历fd数组才能找出就绪的fd
从系统层的角度看，调用select方法时
（1）遍历fd数组，对于每个fd，调用其对应的poll方法（由设备对应的驱动程序实现），将fd所在线程加入等待队列，并且检查就绪状态，记录感兴趣的就绪状态。
（2）如果存在感兴趣的就绪状态，直接返回
（3）如果不存在感兴趣的就绪状态，进入休眠，等待fd就绪后，会唤醒等待队列中的线程
（4）被唤醒后，重复1-4的操作。
可以看出不好的地方是每次都需要检查所有fd。
epoll
epoll原理图:
epoll使用“事件”的方式通知用户程序数据就绪，并且使用内存拷贝的方式使用户程序直接读取内核准备好的数据，不用再读取数据
epoll相对select改善了很多。
（1）在使用epoll时，首先会构建epoll对象。
（2）有连接接入时，会插入到epoll对象中，epoll对象里实际是一个红黑树+双向链表，fd插入到红黑树中，通过红黑树查找到是否重复
（3）一旦fd就绪，会触发回调把fd的插入到就绪链表中，并唤醒等待队列中的线程。
（4）调用epoll_wait方法时只需要检查就绪链表，如有则返回给用户程序，如没有进入等待队列。
由于epoll把fd管理起来，不需要每次都重复传入，而且只返回就绪的fd，因此减少了用户空间和内核空间的相互拷贝，在fd数量庞大的时候更加高效。
Netty可以选择使用不同的多路复用技术。
NioEventLoop
NioEventLoop底层会根据系统选择select或者epoll。如果是windows系统，则底层使用WindowsSelectorProvider（select实现多路复用；如果是linux，则使用epoll
当为select模式，在NioEventLoop对应的Selector中会维护着newKeys，updateKeys，cancelledKeys，分别是新增的fd，更新fd的感兴趣状态，取消fd监听。每当连接接入，或者断连，都会调用NioEventLoop的注册/解除注册方法，更新这几个集合。（这里是JDK11的实现，在JDK8中则直接更新PollArrayWrapper）
NioEventLoop在运行的时候，会不断的监听注册的连接，核心逻辑在doSelect方法中，主要的几个操作是
（1）processUpdateQueue，将newKeys，updateKeys，cancelledKeys中的key更新到PollArrayWrapper中
（2）subSelector.poll()，这里实际是调用native方法，会将PollArrayWrapper的fd拷贝至readFds/writeFds/exceptFds，并监听这些fd。
1 | private native int poll0(long pollAddress, int numfds, |
（3）updateSelectedKeys，遍历freadFds/writeFds/exceptFds，将就绪的fd存储到selectedKey中
当存在fd就绪后，doSelect方法返回，应用程序可以遍历selectedKey进行处理。
EpollEventLoop
EpollEventLoop底层使用epoll实现多路复用。
EpollEventLoop中会初始化epollFd、eventFd、timerFd。
- epollFd是调用系统方法生成的epoll对象，后续会使用其管理所有需要监听的fd
- eventFd是用于线程通讯，程序会把eventFd添加到epollFd中，监听eventFd，一旦eventFd有操作，则会唤醒调用epoll_wait的线程。
- timerFd是用于计时，同样的监听timerFd，一旦时间到达，则会唤醒调用epoll_wait的线程。
每当连接接入或者断连，都会调用epoll_ctl_add/epoll_ctl_del方法来操作epoll对象。
在EpollEventLoop的run方法中，会调用epoll_wait来监听所有fd，一旦有fd就绪，会拷贝至EpollEventArray中，应用程序遍历EpollEventArray处理所有就绪事件