Springboot2使用注解方式构建Netty的高性能Websocket服务器

前言

最近在做数字货币交易所相关的项目，考虑到性能的一些问题，中间也研究了多个Socket框架，包括T-io、Netty-Socket等，最终放弃SpringBoot默认集成的Socket采用更高效的Netty-Socket来实现。

Netty为什么并发高

Netty是一款基于NIO（Nonblocking I/O，非阻塞IO）开发的网络通信框架，对比于BIO（Blocking I/O，阻塞IO），他的并发性能得到了很大提高。

Netty为什么传输快

Netty的传输快其实也是依赖了NIO的一个特性——零拷贝。我们知道，Java的内存有堆内存、栈内存和字符串常量池等等，其中堆内存是占用内存空间最大的一块，也是Java对象存放的地方，一般我们的数据如果需要从IO读取到堆内存，中间需要经过Socket缓冲区，也就是说一个数据会被拷贝两次才能到达他的的终点，如果数据量大，就会造成不必要的资源浪费。

Netty针对这种情况，使用了NIO中的另一大特性——零拷贝，当他需要接收数据的时候，他会在堆内存之外开辟一块内存，数据就直接从IO读到了那块内存中去，在netty里面通过ByteBuf可以直接对这些数据进行直接操作，从而加快了传输速度。

Netty和Tomcat有什么区别？

Netty和Tomcat最大的区别就在于通信协议，Tomcat是基于Http协议的，他的实质是一个基于http协议的web容器，但是Netty不一样，他能通过编程自定义各种协议，因为netty能够通过codec自己来编码/解码字节流，完成类似redis访问的功能，这就是netty和tomcat最大的不同。

官方文档

首先这个框架跟原生的websocket配置上有点不一样的，更多详情可以多多看官方的文档，当时我也是觉得很快，但是发现参数设置/端口配置等，还有有点差异的。
https://github.com/YeautyYE/netty-websocket-spring-boot-starter/blob/master/README_zh.md

Netty-websocket-spring-boot-starter

这是个开源的框架。通过它，我们可以像spring-boot-starter-websocket一样使用注解进行开发，只需关注需要的事件(如OnMessage)。并且底层是使用Netty,netty-websocket-spring-boot-starter其他配置和spring-boot-starter-websocket完全一样，当需要调参的时候只需要修改配置参数即可，无需过多的关心handler的设置。

对应的Maven配置：

    org.yeauty
    netty-websocket-spring-boot-starter
    0.7.6

快速开始

• 添加依赖：

  
  	org.yeauty
  	netty-websocket-spring-boot-starter
  	0.7.6
  
  

   

• new一个ServerEndpointExporter对象，交给Spring IOC容器，表示要开启WebSocket功能，样例如下：

  @Configuration
  public class WebSocketConfig {
      @Bean
      public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() {
          return new ServerEndpointExporter();
      }
  }
  

   

• 在端点类上加上@ServerEndpoint、@Component注解，并在相应的方法上加上@OnOpen、@OnClose、@OnError、@OnMessage、@OnBinary、OnEvent注解，样例如下：

  import io.netty.handler.codec.http.HttpHeaders;
  import io.netty.handler.timeout.IdleStateEvent;
  import org.springframework.stereotype.Component;
  import org.yeauty.annotation.*;
  import org.yeauty.pojo.ParameterMap;
  import org.yeauty.pojo.Session;
  
  import java.io.IOException;
  
  @ServerEndpoint(prefix = "netty-websocket")
  @Component
  public class MyWebSocket {
  
      @OnOpen
      public void onOpen(Session session, HttpHeaders headers, ParameterMap parameterMap) throws IOException {
          System.out.println("new connection");
  
          String paramValue = parameterMap.getParameter("paramKey");
          System.out.println(paramValue);
      }
  
      @OnClose
      public void onClose(Session session) throws IOException {
          System.out.println("one connection closed");
      }
  
      @OnError
      public void onError(Session session, Throwable throwable) {
          throwable.printStackTrace();
      }
  
      @OnMessage
      public void onMessage(Session session, String message) {
          System.out.println(message);
          session.sendText("Hello Netty!");
      }
  
      @OnBinary
      public void onBinary(Session session, byte[] bytes) {
          for (byte b : bytes) {
              System.out.println(b);
          }
          session.sendBinary(bytes);
      }
  
      @OnEvent
      public void onEvent(Session session, Object evt) {
          if (evt instanceof IdleStateEvent) {
              IdleStateEvent idleStateEvent = (IdleStateEvent) evt;
              switch (idleStateEvent.state()) {
                  case READER_IDLE:
                      System.out.println("read idle");
                      break;
                  case WRITER_IDLE:
                      System.out.println("write idle");
                      break;
                  case ALL_IDLE:
                      System.out.println("all idle");
                      break;
                  default:
                      break;
              }
          }
      }
  
  }

   

• 对注解中的prefix进行设置后，即可在application.properties中配置：

  netty-websocket:
    host: 0.0.0.0
    path: /
    port: 2222

   

• 打开WebSocket客户端，连接到ws://127.0.0.1:2222

注解说明

@ServerEndpoint

当ServerEndpointExporter类通过Spring配置进行声明并被使用，它将会去扫描带有@ServerEndpoint注解的类
被注解的类将被注册成为一个WebSocket端点
所有的配置项都在这个注解的属性中 ( 如:@ServerEndpoint("/ws") )

@OnOpen

当有新的WebSocket连接进入时，对该方法进行回调
注入参数的类型:Session、HttpHeaders、ParameterMap

@OnClose

当有WebSocket连接关闭时，对该方法进行回调
注入参数的类型:Session

@OnError

当有WebSocket抛出异常时，对该方法进行回调
注入参数的类型:Session、Throwable

@OnMessage

当接收到字符串消息时，对该方法进行回调
注入参数的类型:Session、String

@OnBinary

当接收到二进制消息时，对该方法进行回调
注入参数的类型:Session、byte[]

@OnEvent

当接收到Netty的事件时，对该方法进行回调
注入参数的类型:Session、Object

配置说明

属性	默认值	说明
path	“/”	WebSocket的path,也可以用value来设置
host	“0.0.0.0”	WebSocket的host,"0.0.0.0"即是所有本地地址
port	80	WebSocket绑定端口号。如果为0，则使用随机端口(端口获取可见 多端点服务)
bossLoopGroupThreads	0	bossEventLoopGroup的线程数
workerLoopGroupThreads	0	workerEventLoopGroup的线程数
useCompressionHandler	false	是否添加WebSocketServerCompressionHandler到pipeline
prefix	“”	当不为空时，即是使用application.properties进行配置，详情在 通过application.properties进行配置
optionConnectTimeoutMillis	30000	与Netty的ChannelOption.CONNECT_TIMEOUT_MILLIS一致
optionSoBacklog	128	与Netty的ChannelOption.SO_BACKLOG一致
childOptionWriteSpinCount	16	与Netty的ChannelOption.WRITE_SPIN_COUNT一致
childOptionWriteBufferHighWaterMark	64*1024	与Netty的ChannelOption.WRITE_BUFFER_HIGH_WATER_MARK一致,但实际上是使用ChannelOption.WRITE_BUFFER_WATER_MARK
childOptionWriteBufferLowWaterMark	32*1024	与Netty的ChannelOption.WRITE_BUFFER_LOW_WATER_MARK一致,但实际上是使用 ChannelOption.WRITE_BUFFER_WATER_MARK
childOptionSoRcvbuf	-1(即未设置)	与Netty的ChannelOption.SO_RCVBUF一致
childOptionSoSndbuf	-1(即未设置)	与Netty的ChannelOption.SO_SNDBUF一致
childOptionTcpNodelay	true	与Netty的ChannelOption.TCP_NODELAY一致
childOptionSoKeepalive	false	与Netty的ChannelOption.SO_KEEPALIVE一致
childOptionSoLinger	-1	与Netty的ChannelOption.SO_LINGER一致
childOptionAllowHalfClosure	false	与Netty的ChannelOption.ALLOW_HALF_CLOSURE一致
readerIdleTimeSeconds	0	与IdleStateHandler中的readerIdleTimeSeconds一致，并且当它不为0时，将在pipeline中添加IdleStateHandler
writerIdleTimeSeconds	0	与IdleStateHandler中的writerIdleTimeSeconds一致，并且当它不为0时，将在pipeline中添加IdleStateHandler
allIdleTimeSeconds	0	与IdleStateHandler中的allIdleTimeSeconds一致，并且当它不为0时，将在pipeline中添加IdleStateHandler
maxFramePayloadLength	65536	最大允许帧载荷长度

 

多端点服务

• 在快速启动的基础上，在多个需要成为端点的类上使用@ServerEndpoint、@Component注解即可
• 可通过ServerEndpointExporter.getInetSocketAddressSet()获取所有端点的地址
• 当地址不同时(即host不同或port不同)，使用不同的ServerBootstrap实例
• 当地址相同,路径(path)不同时,使用同一个ServerBootstrap实例
• 当多个端点服务的port为0时，将使用同一个随机的端口号
• 当多个端点的port和path相同时，host不能设为"0.0.0.0"，因为"0.0.0.0"意味着绑定所有的host