第1章 Netty - 异步和事件驱动

第1章 Netty - 异步和事件驱动

• 1. Netty 能够帮助搭建允许系统能够扩展到支持150000名并发用户。
• 2. Netty 设计关键: 异步 + 事件驱动

1.1 Java网络编程(BIO)

典型的BIO服务端:

• 1. 一个主线程在某个port监听，等待客户端连接。
• 2. 当接收到客户端发起的连接时，创建一个新的线程去处理客户端请求。
• 3. 主线程重新回到port监听，等待下一个客户端连接。

缺点:

• 1. 每个新的客户端Socket都需要创建一个新的Thread处理，将会导致大量的线程处于休眠状态。
• 2. 每个线程都有调用栈的内存分配，连接数非常多时，耗费较多内存。
• 3. 连接数比较多时，创建大量线程，上下文切换所带来的开销较大。

代码:

//BIO 服务端例子
public class BlockingIoExample {

    public void serve(int port) throws IOException {
        // 创建Socket
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
        // 等待客户端连接
        Socket clientSocket = serverSocket.accept();
        // 创建输入流
        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
        PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);
        String request, response;
        while((request = in.readLine()) != null) {
            if("Done".equals(request)) {
                break;
            }
            response = processRequest(request);
            out.println(response);
        }
    }

    private String processRequest(String request) {
        return "Processed";
    }
}

1.2 Java NIO

• 1. 使用Selector来实现Java的非阻塞I/O操作。将多个Socket的读写状态绑定到Selector上，允许在任何时间检查任意的读操作/写操作的完成状态。
• 2. 允许单个线程处理多个并发的连接。

1.3 Netty的核心组件

Netty的主要构件块:

• 1. Channel
• 2. 回调
• 3. Future
• 4. 事件和ChannelHandler

1.3.1 Channel

Channel是传入(入站)或者传出(出站)数据的载体(如一个文件、一个Socket或一个硬件设备)。可以被打开或者被关闭，连接或断开连接。

1.3.2 回调

回调只是：先写一段代码，该段代码在将来某个适当的时候会被执行。Netty大量使用了回调，比如：某ChannelHandler中的channelActive()方法则是一个回调，表示连接建立时，请执行该段回调代码。

1.3.3 Future

异步操作占位符。在操作完成时，提供结果的访问。

JDK提供的Future和ChannelFuture对比:

• 1. JDK提供的Future需要手动检查对应的操作是否完成，或一直阻塞直到它完成
• 2. ChannelFuture能够注册Listener监听器，监听器的回调函数operationComplete()能异步的在操作完成时被调用。

代码:

// 连接建立+回调函数
public class ConnectExample {
    private static final Channel CHANNEL_FROM_SOMEWHERE = new NioSocketChannel();

    public static void connect() {
        Channel channel = CHANNEL_FROM_SOMEWHERE;

        ChannelFuture future = channel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9080));
        future.addListener(new ChannelFutureListener() {
            @Override
            public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
                if(future.isSuccess()) {
                    ByteBuf buf = Unpooled.copiedBuffer("hello", Charset.defaultCharset());
                    ChannelFuture wf = future.channel().writeAndFlush(buf);
                    // ...
                } else {
                    // 失败后可尝试重连／切换链路
                    future.cause().printStackTrace();
                }
            }
        });
    }
}

1.3.4 事件和ChannelHandler

• 1. 事件：发生某种事件触发适当的动作。比如入站触发事件: 链路激活(channelActive)／数据可读(channelRead)/发生异常(exceptionCaught)/...
• 2. Channelhandler：一组为了响应特定事件而被执行的回调函数。如:ChannelInboundHanderAdapter.java是一个入站事件

1.3.5 Channel和EventLoop关系:

Channel和EventLoop都是Netty核心概念，而且有一些约定俗成的规定，能帮助编程和理解:

• 1. 单个Channel只会映射到单个EventLoop
• 2. 单个EventLoop可以处理多个Channel(1:n关系)
• 3. 一个EventLoop在其生命周期内只能绑定到一个线程上
• 4. 由于单个Channel在其生命周期中只会有一个I/O线程，所以ChannelPipeline中多个ChannelHandler无需关心同步互斥问题