慕课网_《Netty入门之WebSocket初体验》学习总结

时间:2018年04月11日星期三
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第一章:课程介绍

1-1 课程介绍

什么是Netty

  • 高性能、事件驱动、异步非阻塞的IO Java开源框架
  • 基于NIO的客户端,服务端编程框架
  • 非常可靠的稳定性和伸缩性

Netty使用场景

  • 高性能领域:游戏、大数据、分布式计算
  • 多线程并发领域:多线程模型、主从多线程模型
  • 异步通信领域:异步非阻塞,主动获取或通过通知机制来得到结果

课程提纲

  • IO通信:BIO、伪异步IO、NIO、AIO通信
  • Netty入门:原生NIO的缺陷、Netty的优势
  • WebSocket入门:什么是WebSocket、如何建立连接、生命周期及关闭
  • Netty实现WebSocket通信案例

课程要求

  • 有一定的Java基础
  • 有一定的IO编程基础
  • 了解Java的BIO、伪异步IO、NIO和AIO

第二章:IO通信

2-1 IO通信

BIO通信

  • 一个线程负责连接
  • 一请求一应答
  • 缺乏弹性伸缩能力

BIO通信模型

伪异步IO通信

  • 线程池负责连接
  • M请求N应答
  • 线程池阻塞

伪异步IO通信模型

NIO通信

  • 缓冲区Buffer
  • 通道Channel
  • 多路复用器Selector

AIO通信

  • 连接注册读写事件和回调函数
  • 读写方法异步
  • 主动通知程序

四种IO对比

第三章:Netty入门

3-1 Netty入门

原生NIO的缺陷

  • 类库和API繁杂
  • 入门门槛高
  • 工作量和难度大
  • JDK NIO存在BUG

Netty的优势

  • API使用简单,定制能力强,可以通过ChannelHandler对框架进行灵活的扩展
  • 入门门槛低,功能强大,预制了多种编解码功能,支持多种主流协议
  • 性能高,通过与其他的业界主流的NIO框架对比,Netty的综合性能最优
  • Netty比较成熟稳定,Netty修复了JDK NIO所有发现的BUG

第四章:WebSocket入门

4-1 WebSocket入门

什么是WebSocket

  • H5协议规范:H5提出的协议规范
  • 握手机制:使客户端与服务器能够建立类似TCP的连接,方便通信
  • 解决客户端与服务端实时通信而产生的技术:基于TCP的协议

WebSocket的优点

  • 节省通信开销:以前使用轮询,开销较大
  • 服务器主动传送数据给客户端:任意时刻,相互传送数据
  • 实时通信:可以彼此相互推送信息

WebSocket建立连接

  • 客户端发起握手请求
  • 服务器响应请求
  • 连接建立

WebSocket生命周期

  • 打开事件:发生新的连接时调用、在端点上建立连接时且在任何事件之前
  • 消息事件:接收WebSocket对话中,另一端发送的消息
  • 错误事件:在进行连接或端点发生错误时产生
  • 关闭事件:表示WebSocket端点的连接关闭

WebSocket关闭连接

  • 服务器关闭底层TCP连接
  • 客户端发起TCP Close

第五章:通信案例

5-1 通信案例

基于Netty实现WebSocket通信案例

功能介绍

  • Netty开发服务端
  • Html实现客户端
  • 实现服务端与客户端的实时交互

代码编写

1.创建名为netty-websocket的maven工程pom如下



    4.0.0

    com.myimooc
    netty-websocket
    0.0.1-SNAPSHOT

    
        
            io.netty
            netty-all
            5.0.0.Alpha1
        
    

    
        
            
                org.apache.maven.plugins
                maven-compiler-plugin
                
                    1.8
                    1.8
                    UTF-8
                
            
        
    
    

2.编写NettyConfig类

package com.myimooc.netty.websocket;

import io.netty.channel.group.ChannelGroup;
import io.netty.channel.group.DefaultChannelGroup;
import io.netty.util.concurrent.GlobalEventExecutor;

/**
 * 
* 标题: Netty 全局配置类
* 描述: 存储整个工程的全局配置
* * @author zc * @date 2018/04/11 */ public class NettyConfig { /** * 存储每一个客户端接入进来时的 Channel */ public static ChannelGroup group = new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE); }

3.编写MyWebSocketHandler类

package com.myimooc.netty.websocket;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelFutureListener;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.handler.codec.http.*;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.*;
import io.netty.util.CharsetUtil;

import java.util.Date;

/**
 * 
* 标题: 处理客户端WebSocket请求的核心业务处理类
* 描述: 接收/处理/响应 客户端websocket请求的核心业务处理类
* * @author zc * @date 2018/04/11 */ public class MyWebSocketHandler extends SimpleChannelInboundHandler { private WebSocketServerHandshaker handshaker; private static final String WEB_SOCKET_URL = "ws://localhost:8888/websocket"; /** * 服务端处理客户端websocket请求的核心方法 */ @Override protected void messageReceived(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { if (msg instanceof FullHttpRequest) { // 处理客户端向服务端发起http握手请求的业务 FullHttpRequest request = (FullHttpRequest) msg; this.handHttpRequest(ctx, request); } else if (msg instanceof WebSocketFrame) { // 处理websocket连接的业务 WebSocketFrame frame = (WebSocketFrame) msg; this.handWebSocketFrame(ctx, frame); } } /** * 处理客户端与服务端之前的websocket业务 */ private void handWebSocketFrame(ChannelHandlerContext ctx, WebSocketFrame frame) { if (frame instanceof CloseWebSocketFrame){ // 如果是关闭websocket的指令 handshaker.close(ctx.channel(),(CloseWebSocketFrame)frame.retain()); } if (frame instanceof PingWebSocketFrame){ // 如果是ping消息 ctx.channel().write(new PongWebSocketFrame(frame.content().retain())); return; } if (!(frame instanceof TextWebSocketFrame)){ // 如果不是文本消息,则抛出异常 System.out.println("目前暂不支持二进制消息"); throw new RuntimeException("【"+this.getClass().getName()+"】不支持二进制消息"); } // 获取客户端向服务端发送的文本消息 String request = ((TextWebSocketFrame) frame).text(); System.out.println("服务端收到客户端的消息=====>>>" + request); // 将客户端发给服务端的消息返回给客户端 TextWebSocketFrame tws = new TextWebSocketFrame(new Date().toString() + ctx.channel().id() + "====>>>" + request); // 群发,服务端向每个连接上来的客户端群发消息 NettyConfig.group.writeAndFlush(tws); } /** * 处理客户端向服务端发起http握手请求的业务 */ private void handHttpRequest(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest request) { if (!request.getDecoderResult().isSuccess() || !("websocket").equals(request.headers().get("Upgrade"))) { // 不是websocket握手请求时 this.sendHttpResponse(ctx, request, new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.BAD_REQUEST)); return; } WebSocketServerHandshakerFactory wsFactory = new WebSocketServerHandshakerFactory(WEB_SOCKET_URL, null, false); handshaker = wsFactory.newHandshaker(request); if (handshaker == null) { WebSocketServerHandshakerFactory.sendUnsupportedWebSocketVersionResponse(ctx.channel()); } else { handshaker.handshake(ctx.channel(), request); } } /** * 服务端向客户端响应消息 */ private void sendHttpResponse(ChannelHandlerContext ctc, FullHttpMessage request, DefaultFullHttpResponse response) { if (response.getStatus().code() != 200) { ByteBuf buf = Unpooled.copiedBuffer(response.getStatus().toString(), CharsetUtil.UTF_8); response.content().writeBytes(buf); buf.release(); } // 服务端向客户端发送数据 ChannelFuture future = ctc.channel().writeAndFlush(response); if (response.getStatus().code() != 200) { future.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE); } } /** * 工程出现异常时调用 */ @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { cause.printStackTrace(); ctx.close(); } /** * 客户端与服务端创建连接时调用 */ @Override public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { NettyConfig.group.add(ctx.channel()); System.out.println("客户端与服务端连接开启..."); } /** * 客户端与服务端断开连接时调用 */ @Override public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { NettyConfig.group.remove(ctx.channel()); System.out.println("客户端与服务端连接关闭..."); } /** * 服务端接收客户端发送过来的数据结束之后调用 */ @Override public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { ctx.flush(); } }

4.编写MyWebSocketChannelHandler类

package com.myimooc.netty.websocket;

import io.netty.channel.ChannelHandler;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.handler.codec.http.HttpObjectAggregator;
import io.netty.handler.codec.http.HttpServerCodec;
import io.netty.handler.stream.ChunkedWriteHandler;


/**
 * 
* 标题: 初始化连接时的各个组件
* 描述: 初始化连接时的各个组件
* * @author zc * @date 2018/04/11 */ public class MyWebSocketChannelHandler extends ChannelInitializer { @Override protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception { // 将请求和应答消息解码为HTTP消息 ch.pipeline().addLast("http-codec",new HttpServerCodec()); // 将HTTP消息的多个部分合成一条完整的HTTP消息 ch.pipeline().addLast("aggregator",new HttpObjectAggregator(65536)); // 向客户端发送HTML5文件 ch.pipeline().addLast("http-chunked", new ChunkedWriteHandler()); ch.pipeline().addLast("handler",new MyWebSocketHandler()); } }

5.编写AppStart类

package com.myimooc.netty.websocket;

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.TextWebSocketFrame;

/**
 * 
* 标题: 程序入口
* 描述: 启动应用
* * @author zc * @date 2018/04/11 */ public class AppStart { public static void main(String[] args) { EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(); EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup(); try { ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap(); serverBootstrap.group(bossGroup,workGroup); serverBootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class); serverBootstrap.childHandler(new MyWebSocketChannelHandler()); System.out.println("服务端开启等待客户端连接..."); Channel channel = serverBootstrap.bind(8888).sync().channel(); channel.closeFuture().sync(); }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); }finally { // 优雅的退出程序 bossGroup.shutdownGracefully(); workGroup.shutdownGracefully(); } } }

6.编写websocket.html




    
    
    WebSocket客户端

    







客户端接收到服务端返回的应答消息

第六章:课程总结

6-1 课程总结

课程总结

  • 课程介绍
  • IO通信:四种IO通信
  • Netty入门:原生NIO的缺点,Netty的优点
  • WebSocket入门:WebSocket的优点,如何使用
  • 通信案例:Netty实现WebSocket通信案例

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