netty概述

1 netty概述

netty概述:

  1. Netty是由JBoss提供的一个java开源框架。Netty提供异步的、基于事件驱动的网络应用程序框架,用一开发高性能,高可靠的io程序

  1. Netty可以帮助你快速、简单构建一个网络应用,相当于简化和流程化了NIO的开发过程

  1. Netty是目前最流行的NIO框架,Netty在互联网领域、大数据分布计算领域、游戏行业、通信行业都获得了广泛的应用,知名的ES、Dubbo框架内部都采用了Netty。

nio存在问题:

  1. NIO的类库和API繁杂,使用麻烦,需要熟练掌握Selector、ServerSocketChannel、SocketChannel、ByteBuffer等

  1. 需要熟练掌握Java多线程编码,因为NIO编程涉及到Reactor模式,必须对多线程和网络编程非常熟悉,才能编写出好的NIO代码

2 Netty模型

  1. Netty抽象出两组线程池BossGroup专门负责接收客户端的连接,WorkerGroup专门负责网络的读写

  1. BossGroup和WorkerGroup类型都是NioEventLoopGroup

  1. NioEventGroup相当于事件循环组,这个组中含有多个事件循环,每一个事件循环都是NioEventLoop

  1. NioEventLoop表示一个不断循环处理任务的线程,每个NioEventLoop都有一个selector,用于监听绑定在其上的socket通讯

  1. NioEventLoopGroup可以有多个线程,既可以含有多个NioEventLoop

  1. 每个 Boss NioEventLoop执行的步骤有三部

1轮询accept事件

2处理accept事件,与client建立连接 ,生成NioSocketChannel,并将其注册到某个worker NioEventLoop上的selector

3处理任务队列中的队伍,即runAllTasks

  1. 每个Worker NIOEventLoop循环执行的步骤

  1. 轮询read、write事件

  1. 处理i/o事件,即read,write事件,在对应NioSocketChannel处理

  1. 处理任务队列中的队伍,即runAllTasks

8.每个Worker NIOEventLoop处理业务时,会使用pipeline(管道),pipeline中包含了channel,即通过pipeline可以获取对应通道

3 Netty核心组件

Channel:

Channel是java NIO的一个基本构造,可以看做是传入或传出数据的载体。因此,它可以被打开被关闭,连接或者断开连接。

EventLoop与EventLoopGroup:

EventLoop定义了Netty的核心抽象,用来处理连接声明周期所发生的事件。在内部,将会为每个Channel分配一个EventLoop,EventLoopGroup是一个EventLoop池,里面包含了很多EventLoop。

Netty为每个Channel分配了一个EventLoop,用于处理连接用户请求、对用户请求处理等事件。EventLoop本身是一个线程驱动,在其生命周期只会绑定一个线程,让该线程处理一个Channel的所有IO事件。

一个Channel一旦与一个EventLoop绑定,那么在Channel整个生命周期内是不能改变的。一个EventLoop可以与多个Channel绑定。

ServerBootstrap与Bootstrap:

ServerBootstrap和Bootstrap被称为引导类,指对应用程序进行配置,并使它运行起来的过程。Netty处理引导的方式是使你的应用程序和你的引导层相隔离

Bootstrap是客户端的引导类,Bootstrap在调用bind()(连接UDP)和connect()(连接TCP)方法时,会新创建一个Channel,仅创建一个单独的、没有父Channel的Channel来实现所有的网络交换。

ServerBootstrap是服务端的引导类,ServerBootstrap在调用bind()方法时会创建一个ServerChannel来接收来自客户端的连接,并且该ServerChannel管理了多个子Channel用于同客户端之间的通信

ChannelHandler 和ChannelPipeline

ChannelHandel是对Channel中数据的处理器,这些处理器可以是系统本身定义好的编码器,也可以是用户自定义的。这些处理器会被统一添加到一个ChannelPipeline的对象中,然后按照添加的顺序对Channel中的数据进行处理。

ChannelFuture

Netty中所有的操作都是异步的,即操作不会立即得到返回结果,所有Netty定义了ChannelFuture 对象作为这个异步操作的代言人,表示异步操作本身。如果想获取到该异步操作的返回值,可以通过该异步操作的addListener() 方法为该异步操作添加监听器,为其注册回调:当结果出来后马上调用执行。

4 初步实战

代码思路:

  1. 创建2个线程组BossGroup和WorkerGroup(BossGroup处理连接请求,workGroup真正的和客户端进行业务处理)

  1. 创建服务器端的启动对象,并对其配置参数

  • 设置2个线程组

  • 使用nioSocketChannel作为服务器的通道实现

  • 设置线程队列得到连接

  • 设置保持活动连接状态

  • 给pipeline设置处理器

3启动服务器并绑定端口

4对关联通道进行监听

5 对2个线程组实行netty优雅退出机制

编写服务端

package com.liubujun.netty;


import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;

import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;

/**
 * @Author: liubujun
 * @Date: 2023/2/6 17:05
 */

public class NettyServer {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.创建2个线程组bossGroup和workerGroup
        //2  bossGroup只是处理连接请求,workerGroup真正的和客户端进行业务处理
        //3 两个都是无限循环
        NioEventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();

        NioEventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

        try {
            //创建服务器端的启动对象,配置参数
            ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();

            bootstrap.group(bossGroup,workerGroup)//设置两个线程组
                    .channel(NioServerSocketChannel.class) //使用nioSocketChannel作为服务器的通道实现
                    .option(ChannelOption.SO_BACKLOG,128)//设置线程队列得到连接
                    .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE,true)//设置保持活动连接状态
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        //给pipeline设置处理器
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new NettyServerHandler());
                        }
                    });//给workerGroup的EventLoop对应的管道设置处理器

            System.out.println("....服务器 is ready...");
            //绑定一个端口并且同步,生成了一个ChannelFuture对象
            //启动服务器(并绑定端口)
            ChannelFuture cf = bootstrap.bind(6668).sync();

            //对关联通道进行监听
            cf.channel().closeFuture().sync();
        }finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }



    }
}

编写服务端处理器:

public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    //当通道就绪会触发该方法
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("client"+ctx);
        ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello,server: 喵喵喵", CharsetUtil.UTF_8));
    }


    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ByteBuf buf = (ByteBuf)msg;
        System.out.println("服务器回复的消息:"+buf.toString(CharsetUtil.UTF_8));
        System.out.println("服务器的地址:"+ctx.channel().remoteAddress());
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

代码思路:

1创建一个线程组

2 创建一个客户端启动对象(客户端使用的是Bootstrap不是ServerBootstrap)并对其配置参数

  • 设置线程组

  • 使用nioSocketChannel作为服务器的通道实现

  • 设置线程队列得到连接

  • 给pipeline设置处理器

3 启动客户端连接服务器

4给关闭通道进行监听

5对线程组进行netty优雅关闭

编写客户端:

package com.liubujun.netty;

import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;

import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;


/**
 * @Author: liubujun
 * @Date: 2023/2/8 15:14
 */


public class NettyClient {

    public static void main(String[] args) throws Exception{

        //客户端需要一个循环组
        NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        try {
            //创建客户端的启动对象
            //注意客户端使用的是Bootstrap不是ServerBootstrap
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();

            bootstrap.group(group) //设置线程组
                    .channel(NioSocketChannel.class) //设置客户端通道的实现类
                    .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new NettyClientHandler()); //加入自己的处理器
                        }
                    });
            System.out.println("客户端 ok ...");

            //启动客户端连接服务器 ChannelFuture涉及到netty的异步模型
            ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect("127.0.0.1", 6668).sync();
            //给关闭通道进行监听
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        }finally {
                group.shutdownGracefully();
        }


    }
}

客户端处理器:

package com.liubujun.netty;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.util.CharsetUtil;

/**
 * @Author: liubujun
 * @Date: 2023/2/8 17:30
 */


public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    //当通道就绪会触发该方法
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("client"+ctx);
        ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello,server: 喵喵喵", CharsetUtil.UTF_8));
    }


    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ByteBuf buf = (ByteBuf)msg;
        System.out.println("服务器回复的消息:"+buf.toString(CharsetUtil.UTF_8));
        System.out.println("服务器的地址:"+ctx.channel().remoteAddress());
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

先启动服务端,再启动客户端测试:

客户端控制台输出:

服务端控制台输出:

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