Netty

目录

一、Netty 概述

二、线程模型

1. 单线程模型

2. 线程池模型

3. Netty模型

三、Netty核心组件 

ChannelHandler 及其实现类

ChannelPipeline

ChannelHandlerContext

ChannelFuture

EventLoopGroup 和其实现类 NioEventLoopGroup

ServerBootstrap 和 Bootstrap

四、简单案例

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一、Netty 概述

Netty 是由 JBOSS 提供一个异步的、 基于事件驱动的网络编程框架 , 简化和流程化了 NIO 的开发过程

NIO缺点

• NIO 的类库和 API 繁杂，使用麻烦。你需要熟练掌握 Selector、ServerSocketChannel、SocketChannel、ByteBuffer 等.可靠性不强，开发工作量和难度都非常大
• NIO 的 Bug。例如 Epoll Bug，它会导致 Selector 空轮询，最终导致 CPU 100%

Netty优点

• 对各种传输协议提供统一的 API
• 高度可定制的线程模型——单线程、一个或多个线程池
• 更好的吞吐量，更低的等待延迟
• 更少的资源消耗
• 最小化不必要的内存拷贝

二、线程模型

1. 单线程模型

2. 线程池模型

    

3. Netty模型

     

• Netty 抽象出两组线程池， BossGroup 专门负责接收客户端连接， WorkerGroup 专门负责网络读写操作
• NioEventLoop 表示一个不断循环执行处理 任务的线程， 每个 NioEventLoop 都有一个 selector， 用于监听绑定在其上的 socket 网络通道。 NioEventLoop 内部采用串行化设计， 从消息的读取->解码->处理->编码->发送， 始终由 IO 线程 NioEventLoop 负责

三、Netty核心组件 

ChannelHandler 及其实现类

ChannelHandler 接口定义了许多事件处理的方法， 我们可以通过重写这些方法去实现具 体的业务逻辑
我们经常需要自定义一个 Handler 类去继承 ChannelInboundHandlerAdapter， 然后通过 重写相应方法实现业务逻辑， 我们接下来看看一般都需要重写哪些方法

• - public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx)， 通道就绪事件
• - public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg)， 通道读取数据事件
• - public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) ， 数据读取完毕事件
• - public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)， 通道发生异常事件

 

ChannelPipeline

ChannelPipeline 是一个 Handler 的集合， 它负责处理和拦截 inbound 或者 outbound 的事 件和操作， 相当于一个贯穿 Netty 的链

• - ChannelPipeline addFirst(ChannelHandler... handlers)， 把一个业务处理类（handler） 添加到链中的第一个位置
• - ChannelPipeline addLast(ChannelHandler... handlers)， 把一个业务处理类（handler） 添加到链中的最后一个位置

ChannelHandlerContext

这 是 事 件 处 理 器 上 下 文 对 象 ， Pipeline 链 中 的 实 际 处 理 节 点 。 每 个 处 理 节 点ChannelHandlerContext中 包 含 一 个 具 体 的 事 件 处 理 器 ChannelHandler ， 同 时 ChannelHandlerContext 中也绑定了对应的 pipeline 和 Channel 的信息，方便对 ChannelHandler 进行调用。 常用方法如下所示

• - ChannelFuture close()， 关闭通道
• - ChannelOutboundInvoker flush()， 刷新
• - ChannelFuture writeAndFlush(Object msg) ， 将 数 据 写 到 ChannelPipeline 中 当 前
• - ChannelHandler 的下一个 ChannelHandler 开始处理（出站）

ChannelFuture

表示 Channel 中异步 I/O 操作的结果， 在 Netty 中所有的 I/O 操作都是异步的， I/O 的调 用会直接返回， 调用者并不能立刻获得结果， 但是可以通过 ChannelFuture 来获取 I/O 操作 的处理状态。 常用方法如下所示

• Channel channel()， 返回当前正在进行 IO 操作的通道
• ChannelFuture sync()， 等待异步操作执行完毕

EventLoopGroup 和其实现类 NioEventLoopGroup

EventLoopGroup 是一组 EventLoop 的抽象， Netty 为了更好的利用多核 CPU 资源， 一般 会有多个 EventLoop 同时工作， 每个 EventLoop 维护着一个 Selector 实例。 EventLoopGroup 提供 next 接口， 可以从组里面按照一定规则获取其中一个 EventLoop 来处理任务。 在 Netty 服务器端编程中， 我们一般都需要提供两个 EventLoopGroup， 例如：

BossEventLoopGroup 和 WorkerEventLoopGroup

• - public NioEventLoopGroup()， 构造方法
• - public Future shutdownGracefully()， 断开连接， 关闭线程

ServerBootstrap 和 Bootstrap

ServerBootstrap 是 Netty 中的服务器端启动助手，通过它可以完成服务器端的各种配置； Bootstrap 是 Netty 中的客
户端启动助手， 通过它可以完成客户端的各种配置。 常用方法如下 所示
 

• - public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup)，该方法用于服务器端， 用来设置两个 EventLoop
• - public B group(EventLoopGroup group) ， 该方法用于客户端， 用来设置一个 EventLoop
• - public B channel(Class channelClass)， 该方法用来设置一个服务器端的通道实现
• - public B option(ChannelOption option, T value)， 用来给 ServerChannel 添加配置
• - public ServerBootstrap childOption(ChannelOption childOption, T value)， 用来给接收到的通道添加配置
• - public ServerBootstrap childHandler(ChannelHandler childHandler)， 该方法用来设置业务处理类（自定义的 handler）
• - public ChannelFuture bind(int inetPort) ， 该方法用于服务器端， 用来设置占用的端口号
• - public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort) 该方法用于客户端， 用来连接服务器端

四、简单案例

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;

/**
 * @description 接收客户端请求，打印在控制台
 */
public class NettyServer {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 1. 创建2个线程池对象
        NioEventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(); //负责接收用户连接
        NioEventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup(); // 负责处理用户的IO读写
        // 2. 创建启动引导类
        ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
        // 3. 设置启动引导类
                            // 添加到组中，2个线程组，第一个负责用户连接，第二个负责IO读写
        serverBootstrap.group(bossGroup,workGroup)
                // 设置通道 类型
                .channel(NioServerSocketChannel.class)
                // 绑定一个监听
                .childHandler(new ChannelInitializer() {
                    // 当通道 被创建 时，执行此方法
                    @Override
                    protected void initChannel(NioSocketChannel nioSocketChannel) throws Exception {
                         // 一个通道 对应一个 pipeline,  pipeline 贯穿整个netty, 里面有很多个 ChannelHandler(业务处理类)去执行
                        ChannelPipeline pipeline = nioSocketChannel.pipeline();
                        // 绑定编码
                        pipeline.addLast(new StringEncoder());
                        pipeline.addLast(new StringDecoder());

                        // 绑定业务逻辑  SimpleChannelInboundHandler 是一个  ChannelHandler
                        pipeline.addLast(new SimpleChannelInboundHandler() {
                            @Override
                            protected void channelRead0(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, String s) throws Exception {
                                // 获取入栈信息,打印客户端 传递的数据
                                System.out.println(s);
                            }
                        });
                    }
                });


        // 4. 启动引导类绑定端口
        ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(9999).sync();
        // 5. 关闭通道
        channelFuture.channel().closeFuture();
    }
}

import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;

/**
 * @description 客户端给服务端发送数据
 */
public class NettyClient {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 1. 创建 连接池对象
        NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();

        // 2. 创建客户端 的启动引导类 BootStrap
        Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();

        // 3. 配置启动引导类
        bootstrap.group(group)
                // 设置通道为NIO
                .channel(NioSocketChannel.class)
                // 设置channel 初始化监听
                .handler(new ChannelInitializer() {
                    // 当channel初始化时，会执行
                    @Override
                    protected void initChannel(Channel channel) throws Exception {
                        ChannelPipeline pipeline = channel.pipeline();
                        // 设置编码
                        pipeline.addLast(new StringEncoder());
                    }
                });


        // 4. 使用启动引导类连接服务器，获取一个channel
        Channel channel = bootstrap.connect("127.0.0.1", 9999).channel();
        // 5. 循环写数据给服务器
        while (true){
            // 给服务器写数据
            channel.writeAndFlush("helo server, this is client...");
            Thread.sleep(2000L);
        }
    }
}