51工具盒子你好，我是猿java。
Netty 是一个优秀的、高性能、异步的事件驱动网络应用框架，它内部使用了许多经典的设计模式。这篇文章，我们来详细分析 Netty到底使用了哪些优秀的设计模式，并且结合 Netty 的具体实现来探讨这些模式的应用。
这篇文章，我们分析 8个有代表性的模式：
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责任链模式
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观察者模式
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工厂模式
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适配器模式
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策略模式
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原型模式
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单例模式
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模板方法模式
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责任链模式 {#1-责任链模式} ===================
概念：
责任链模式(Chain of Responsibility)用于将请求沿着处理链传播，每个对象都有机会处理请求或将其传递给下一个对象。
Netty 中的应用：
Netty 的 ChannelPipeline 和 ChannelHandler 正是责任链模式的经典实现。ChannelPipeline 是一组互相连接的 ChannelHandler 对象，每个 ChannelHandler 执行对数据流的处理。
实现案例：
- 在 Netty 中，
ChannelPipeline提供了一组按顺序工作的ChannelHandler，可分为入站（inbound）和出站（outbound）。 - 当接收到数据时，它会沿入站处理链传播，各个入站
ChannelHandler依次处理该数据（如解码、业务逻辑处理等）。 - 当发送数据时，它会沿出站处理链传播，各个出站
ChannelHandler依次处理该数据（如编码、压缩等）。
代码示例：
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| 1 2 3 4 | ChannelPipeline pipeline = channel.pipeline(); pipeline.addLast(new DecoderHandler()); pipeline.addLast(new BusinessLogicHandler()); pipeline.addLast(new EncoderHandler()); |
每个处理器都会处理其关心的部分，并将其余的事情交给链内的下一个处理器。
- 观察者模式 {#2-观察者模式} ===================
概念：
观察者模式(Observer)定义了对象之间的一对多依赖关系，当目标对象状态发生改变时，其依赖者（观察者）会收到通知并自动更新。
Netty 中的应用：
Netty 的事件驱动模型通过观察者模式实现。当 Selector 检测到特定事件（如 read 或 write 准备完成）后会通知对应的 Channel。Channel 会触发事件并将任务提交到合适的处理器执行。
实现案例：
ChannelFuture是 Netty 中观察者模式的典型应用，例如，当你向服务器发送数据时，可以通过ChannelFuture注册监听器，来监控数据发送是否完成。- 当操作完成时，监听器会被通知从而执行用户定义的回调逻辑。
代码示例：
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | ChannelFuture future = channel.writeAndFlush(message); future.addListener(new ChannelFutureListener() { @Override public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception { if (future.isSuccess()) { System.out.println("Write successful!"); } else { System.out.println("Write failed: " + future.cause()); } } }); |
ChannelFutureListener 是典型的观察者，当 ChannelFuture 的状态变化时会收到通知。
- 工厂模式 {#3-工厂模式} =================
概念：
工厂模式(Factory)用于创建对象的实例，屏蔽了对象创建的复杂性。
Netty 中的应用：
Netty 使用工厂模式隐藏了创建复杂对象的细节，常见的是 EventLoopGroup 和 Bootstrap 等组件。
实现案例：
EventLoopGroup是执行事件循环的关键组件，Netty 提供了多种实现（如 NIO 的NioEventLoopGroup和 Epoll 的EpollEventLoopGroup），用户可以通过抽象工厂模式指定自己需要的实现。Bootstrap和ServerBootstrap也是工厂模式的经典应用，它们用于构造客户端和服务端配置。
代码示例：
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup(); Bootstrap bootstrap = new Bootstrap(); bootstrap.group(group) .channel(NioSocketChannel.class) .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { @Override protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception { ch.pipeline().addLast(new MyHandler()); } }); |
用户只需要调用 Bootstrap 的方法即可完成工厂的配置，隐藏了复杂的配置逻辑。
- 适配器模式 {#4-适配器模式} ===================
概念：
适配器模式(Adapter)用来将一个类的接口转换为另一个接口，以实现接口之间的兼容。
Netty 中的应用：
Netty 的 ChannelHandlerAdapter 和 ChannelInboundHandlerAdapter 是典型的适配器模式应用，它们简化了 ChannelHandler 的实现。
实现案例：
- Netty 的
ChannelHandler提供了很多接口方法，但用户可能只需要实现一小部分逻辑。在这种情况下，用户无需全部实现所有方法，可以继承ChannelInboundHandlerAdapter或ChannelOutboundHandlerAdapter来简化代码。
代码示例：
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| 1 2 3 4 5 6 7 | public class MyHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter { @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { System.out.println("Message received: " + msg); ctx.fireChannelRead(msg); } } |
通过适配器，用户不需要实现 ChannelHandler 的所有方法，同时保留了灵活性。
- 策略模式 {#5-策略模式} =================
概念：
策略模式(Strategy)将一组算法封装起来，使得它们可以互换，同时将算法的选择独立于使用这些算法的客户。
Netty 中的应用：
Netty 在其 EventLoopGroup 和处理 IO 的任务分配中采用了策略模式。通过抽象的 EventLoop，Netty 支持多种不同的多路复用机制（如 NIO、Epoll 等）。
实现案例：
EventLoopGroup支持多种实现，并根据运行环境动态选择策略，例如在 Linux 平台优先选择 Epoll。- Netty 的序列化与解码器也使用了策略模式，不同的序列化方式可以互相替换（如 protobuf、JSON 等）。
代码示例：
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| 1 2 3 4 | EventLoopGroup group = new EpollEventLoopGroup(); // Linux 平台下的高性能实现 Bootstrap bootstrap = new Bootstrap(); bootstrap.group(group) .channel(EpollSocketChannel.class); |
用户可以灵活替换实现以适配特定需求。
- 原型模式 {#6-原型模式} =================
概念：
原型模式 (Prototype)通过克隆的方式创建对象，而不是直接实例化。
Netty 中的应用：
Netty 的缓冲区分配（ByteBufAllocator）中使用了原型模式。为了减少内存分配和回收的开销，Netty 提供了池化的缓冲区，通过克隆和回收来重复利用缓冲区。
实现案例：
PooledByteBufAllocator负责提供缓冲区，其内部维护了一系列固定大小的内存块，用于内存分配和回收。- 使用原型模式减少了频繁的内存分配成本。
- 单例模式 {#7-单例模式} =================
概念：
单例模式(Singleton)保证一个类只存在一个实例，并提供全局访问点。
Netty 中的应用：
Netty 中某些共享的组件采用单例模式，例如 Unpooled 类和一些内部工具类。
实现案例：
Unpooled是非池化缓冲区的工厂类，它使用单例模式提供缓冲区操作的统一入口。
代码示例：
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| 1 | ByteBuf buf = Unpooled.buffer(256); |
- 模板方法模式 {#8-模板方法模式} =====================
概念：
模板方法模式(Template Method)允许在基类定义操作的框架，而将具体实现延迟到子类。
Netty 中的应用：
Netty 的很多组件都提供了模板方法模式的实现，例如 ChannelInitializer 用于设置 ChannelPipeline。
实现案例：
- 用户通过继承
ChannelInitializer定义自己的逻辑，而底层框架负责调用和执行。
代码示例：
|---------------------|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1 2 3 4 5 6 | public class MyChannelInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> { @Override protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception { ch.pipeline().addLast(new MyHandler()); } } |
- 总结 {#9-总结} =============
这篇文章，我们详细地分析了 Netty 包含的经典设计模式，并结合 Netty 的具体实现来探讨这些模式的应用。因为篇幅有限，我们只分析了 8种有代表性的模型，但是 Netty的设计模式绝不仅仅只有这些，它们都是经典的设计模式。作为Java领域一款经典的网络通信工具，Netty绝对值得我们花时间去琢磨。
- 学习交流 {#10-学习交流} ===================
