Netty学习笔记（二）

• 原生 NIO 存在的问题：
  • NIO 的类库和 API 繁杂，使用麻烦：需要熟练掌握 Selector、ServerSocketChannel、SocketChannel、ByteBuffer等。
  • 需要具备其他的额外技能：要熟悉 Java 多线程编程，因为 NIO 编程涉及到 Reactor 模式，你必须对多线程和网络编程非常熟悉，才能编写出高质量的 NIO 程序。
  • 开发工作量和难度都非常大：例如客户端面临断连重连、网络闪断、半包读写、失败缓存、网络拥塞和异常流的处理等等。
  • JDK NIO 的 Bug：例如臭名昭著的 Epoll Bug，它会导致 Selector 空轮询，最终导致 CPU100%。直到 JDK1.7 版本该问题仍旧存在，没有被根本解决。
• Netty的优点：Netty 对 JDK 自带的 NIO 的 API 进行了封装，解决了上述问题。
  • 设计优雅：适用于各种传输类型的统一 API 阻塞和非阻塞 Socket；基于灵活且可扩展的事件模型，可以清晰地分离关注点；高度可定制的线程模型-单线程，一个或多个线程池。
  • 使用方便：详细记录的 Javadoc，用户指南和示例；没有其他依赖项，JDK5（Netty3.x）或 6（Netty4.x）就足够了。
  • 高性能、吞吐量更高：延迟更低；减少资源消耗；最小化不必要的内存复制。
  • 安全：完整的 SSL/TLS 和 StartTLS 支持。
  • 社区活跃、不断更新：社区活跃，版本迭代周期短，发现的 Bug 可以被及时修复，同时更多的新功能会被加入。
• 目前存在的线程模型有：传统阻塞I/O服务模型 和Reactor模式。

传统阻塞I/O服务模型

• 传统阻塞I/O服务模型的特点：
  • 采用阻塞 IO 的模式获取输入的数据；
  • 每个连接都需要独立的线程完成数据的输入，业务处理，数据返回。
• 上图反应的问题分析：
  • 当并发数很大，就会创建大量的线程，占用很大的系统资源；
  • 连接创建后，若当前线程暂时没有数据可读，则该线程会阻塞在 read 操作，造成线程资源浪费。
• 针对传统阻塞 I/O 服务模型的缺点，给出以下解决方案：
  • 基于 I/O 复用模型：多个连接共用一个阻塞对象，应用程序只需要在一个阻塞对象等待，无需阻塞等待所有连接。当某个连接有新的数据可以处理时，操作系统通知应用程序，线程从阻塞状态返回，开始进行业务处理。
  • 基于线程池复用线程资源：不必再为每个连接创建线程，将连接完成后的业务处理任务分配给线程进行处理，一个线程可以处理多个连接的业务。
• Reactor模式有3钟叫法：①反应器模式；②分发者模式（Dispatcher）；③通知者模式（notifier）。

Reactor模式

• 对上图的说明：
  • Reactor模式：通过一个或多个输入同时传递给服务处理器的模式（基于事件驱动）。
  • 服务器端程序处理传入的多个请求，并将它们同步分派到相应的处理线程，因此 Reactor 模式也叫Dispatcher模式。
  • Reactor 模式使用 IO 复用监听事件，收到事件后，分发给某个线程（进程），这点就是网络服务器高并发的处理关键。
• 根据 Reactor 的数量和处理资源池线程的数量不同，有 3 种典型的实现：①单Reactor单线程；②单Reactor多线程；③主从Reactor多线程。Netty 主要基于主从Reactor多线程模型做了一定的改进，其中主从 Reactor 多线程模型有多个 Reactor。

单Reactor单线程

• 对上图的说明：
  • select是前面 I/O 复用模型介绍的标准网络编程 API，可以实现应用程序通过一个阻塞对象监听多路连接请求；
  • Reactor 对象通过 Select 监控客户端请求事件，收到事件后Dispatch分发给处理进程；
  • 若是建立连接请求事件，则由 Acceptor 通过 Accept 处理连接请求，然后创建一个 Handler 对象处理连接完成后的后续业务处理；
  • 若不是建立连接事件，则 Reactor 会分发调用连接对应的 Handler 来响应
    Handler，会完成 Read → 业务处理 → Send 的完整业务流程。
  • 优点：模型简单，没有多线程、进程通信、竞争的问题，全部都在一个线程中完成；
  • 缺点：性能问题，只有一个线程，无法完全发挥多核CPU的性能。Handler在处理某个连接上的业务时，整个进程无法处理其他连接事件，很容易导致性能瓶颈。可靠性问题：线程意外终止，或者进入死循环，会导致整个系统通信模块不可用，不能接收和处理外部消息，造成节点故障。
  • 使用场景：客户端的数量有限，业务处理非常快速，比如 Redis 在业务处理方面的时间复杂度为 的情况。

单Reactor多线程

• 对上图的说明：
  • Reactor 对象通过 Select 监控客户端请求事件，收到事件后，通过 Dispatch 进行分发；
  • 若建立连接请求，则由 Acceptor 通过 accept 处理连接请求，然后创建一个 Handler 对象处理完成连接后的各种事件；
  • 若不是连接请求，则由 Reactor 分发调用连接对应的 handler 来处理；
  • handler 只负责响应事件，不做具体的业务处理，通过 read 读取数据后，会分发给后面的 worker 线程池的某个线程处理业务；
  • worker 线程池会分配独立的线程完成真正的业务，并将结果返回给 handler；
  • handler 收到响应后，通过 send 将结果返回给 client。
  • 优点：可以充分的利用多核 cpu 的处理能力；
  • 缺点：多线程数据共享和访问比较复杂，Reactor 处理所有的事件的监听和响应，在单线程中运行，在高并发场景时运行容易出现性能瓶颈。

主从Reactor多线程

• 对上图的说明：
  • Reactor 主线程 MainReactor 对象通过 select 监听连接事件，收到事件后，通过 Acceptor 处理连接事件；
  • 当 Acceptor 处理连接事件后，MainReactor 将连接分配给 SubReactor；
  • Subreactor 将连接加入到连接队列进行监听，并创建 handler 进行各种事件处理，当有新事件发生时，Subreactor 就会调用对应的 handler 处理；
  • handler 通过 read 读取数据，分发给后面的 worker 线程处理，worker 线程池分配独立的 worker 线程进行业务处理，并返回结果；
  • handler 收到响应的结果后，再通过 send 将结果返回给 client；
  • Reactor 主线程可以对应多个 Reactor 子线程，即 MainRecator 可以关联多个 SubReactor。
  • 优点：父线程与子线程的数据交互简单职责明确，父线程只需要接收新连接，子线程完成后续的业务处理。父线程与子线程的数据交互简单，Reactor 主线程只需要把新连接传给子线程，子线程无需返回数据。
  • 缺点：编程复杂度较高。
  • 应用场景：这种模型在许多项目中广泛使用，包括 Nginx 主从 Reactor 多进程模型，Memcached 主从多线程，Netty 主从多线程模型的支持。
• Reactor模式的优点：①响应快，不必为单个同步时间所阻塞，虽然 Reactor 本身依然是同步的；②可以最大程度地避免复杂的多线程及同步问题、多线程/进程的切换带来的开销；③扩展性好，可以方便的通过增加 Reactor 实例个数来充分利用 CPU 资源；④复用性好，Reactor 模型本身与具体事件处理逻辑无关，具有很高的复用性。

• 对上图的说明：
  • BossGroup 线程维护 Selector，只关注 Accecpt；
  • 当接收到 Accept 事件，获取到对应的 SocketChannel，封装成 NIOScoketChannel，并注册到 Worker 线程（事件循环）进行维护；
  • 当 Worker 线程监听到 Selector 中注册的通道发生自己感兴趣的事件后，就进行处理（由 handler来完成）。注意： handler 已经加入到通道。

• 对上图的说明：
  • 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；
  • BossGroup 和 WorkerGroup 类型都是 NioEventLoopGroup；
  • NioEventLoopGroup 相当于一个事件循环组，这个组中含有多个事件循环，每一个事件循环是 NioEventLoop；
  • NioEventLoop 表示一个不断循环的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 的网络通讯；
  • NioEventLoopGroup 可以有多个线程，即可以含有多个 NioEventLoop；
  • 每个 BossNioEventLoop 循环执行的步骤有 3 步：
    • 轮询 accept 事件；
    • 处理 accept 事件，与 client 建立连接，生成 NioScocketChannel，并将其注册到某个 worker NIOEventLoop 上的 Selector；
    • 处理任务队列的任务，即 runAllTasks；
  • 每个 Worker NIOEventLoop 循环执行的步骤：
    • 轮询 read，write 事件；
    • 处理 I/O 事件，即 read，write 事件，在对应 NioScocketChannel 处理；
    • 处理任务队列的任务，即 runAllTasks；
  • 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 可以获取到对应通道，管道中维护了很多的处理器。
• Netty入门案例：TCP通信。
• 导入maven依赖：

    io.netty
        netty-all
    4.1.54.Final

• NettyServer.java

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
public class NettyServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建BossGroup 和 WorkerGroup
        //说明
        //1、创建两个线程组 bossGroup 和 workerGroup
        //2、bossGroup 只是处理连接请求，真正的客户端业务处理是会交给 workerGroup 完成
        //3、两个都是无限循环
        //4、bossGroup 和 workerGroup 含有的子线程（NioEventLoop）的个数：默认值为 cpu核数 * 2
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); //8个
        try {
            //创建服务器端的启动对象，配置参数
            ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
            //使用链式编程来进行设置
            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) //设置线程队列等待连接的个数
                    .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true) //设置保持活动连接状态
                    //.handler(null) // 该 handler对应 bossGroup , childHandler 对应 workerGroup
                    .childHandler(new ChannelInitializer() { //创建一个通道初始化对象（匿名对象）
                        //给 pipeline 设置处理器
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            //可以使用一个集合管理 SocketChannel，在推送消息时，可以将业务加入到各个channel 对应的 NIOEventLoop 的 taskQueue 或者 scheduleTaskQueue 中
                            System.out.println("客户socketChannel hashcode=" + ch.hashCode());
                            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处理，生成了一个 ChannelFuture 对象
            //启动服务器（并绑定端口）
            ChannelFuture cf = bootstrap.bind(6668).sync();
            //给 cf 注册监听器，监控我们关心的事件
            //绑定端口是异步操作，当绑定操作处理完，将会调用相应的监听器处理逻辑
            cf.addListener(new ChannelFutureListener() {
                @Override
                public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
                    if (cf.isSuccess()) {
                        System.out.println("监听端口 6668 成功");
                    } else {
                        System.out.println("监听端口 6668 失败");
                    }
                }
            });
            //对关闭通道进行监听
            cf.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

• NettyServerHandler.java

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.util.CharsetUtil;
/**
 * 说明：自定义一个Handler 需要继承 netty 规定好的某个HandlerAdapter（规范）
 */
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    //读取数据实际（这里我们可以读取客户端发送的消息）
    /**
     * 1、ChannelHandlerContext ctx：上下文对象，含有管道 pipeline，通道channel，地址
     * 2、Object msg：客户端发送的数据，默认是 Object
     */
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        System.out.println("服务器读取线程：" + Thread.currentThread().getName() + "，channel=" + ctx.channel());
        System.out.println("server ctx：" + ctx);
        System.out.println("看看channel 和 pipeline的关系");
        Channel channel = ctx.channel();
        //本质是一个双向链接, 出站入站
        ctx.pipeline();
        //将 msg 转成一个 ByteBuf
        //ByteBuf 是 Netty 提供的，不是 NIO 的 ByteBuffer。
        ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
        System.out.println("客户端发送消息是：" + buf.toString(CharsetUtil.UTF_8));
        System.out.println("客户端地址：" + channel.remoteAddress());
    }
    //数据读取完毕
    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        //writeAndFlush：write + flush
        //将数据写入到缓存，并刷新
        //一般需要对发送的数据进行编码
        ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello，客户端~(>^ω^<)喵1", CharsetUtil.UTF_8));
    }
    //发生异常时，需要关闭通道
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        ctx.close();
    }
}

• NettyClient.java

import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
public class NettyClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //客户端需要一个事件循环组
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        try {
            //创建客户端启动对象
            //注意客户端使用的不是 ServerBootstrap 而是 Bootstrap
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
            //设置相关参数
            bootstrap.group(group) //设置线程组
                    .channel(NioSocketChannel.class) // 设置客户端通道的实现类（反射）
                    .handler(new ChannelInitializer() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new NettyClientHandler()); //加入自定义的处理器
                        }
                    });
            System.out.println("...客户端 is ok...");
            //启动客户端去连接服务器端
            //关于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();
        }
    }
}

• NettyClientHandler.java

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;
public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    //当通道就绪就会触发该方法
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("client：" + ctx);
        ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello，server: (>^ω^<)喵", CharsetUtil.UTF_8));
    }
    //当通道有读取事件时，会触发
    @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());
    }
    //发生异常时，需要关闭通道
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

• 任务队列中的 Task 有 3 种典型使用场景：
  • 用户程序自定义的普通任务；
  • 用户自定义定时任务；
  • 非当前 Reactor 线程调用 Channel 的各种方法：例如在推送系统的业务线程里面，根据用户的标识，找到对应的 Channel 引用，然后调用 Write 类方法向该用户推送消息，就会进入到这种场景，最终的 Write 会提交到任务队列中后被异步消费。

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.util.CharsetUtil;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * 说明：自定义一个Handler 需要继承 netty 规定好的某个HandlerAdapter（规范）
 */
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    //读取数据实际（这里我们可以读取客户端发送的消息）
    /**
     * 1、ChannelHandlerContext ctx：上下文对象，含有管道 pipeline，通道channel，地址
     * 2、Object msg：客户端发送的数据，默认是 Object
     * 假设这里有一个非常耗时长的业务 -> 异步执行 -> 提交该channel 对应的 NIOEventLoop 的 taskQueue中
     */
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        System.out.println("服务器读取线程：" + Thread.currentThread().getName() + "，channel=" + ctx.channel());
        System.out.println("server ctx：" + ctx);
        System.out.println("看看channel 和 pipeline的关系");
        Channel channel = ctx.channel();
        //本质是一个双向链接, 出站入站
        ctx.pipeline();
        //将 msg 转成一个 ByteBuf
        //ByteBuf 是 Netty 提供的，不是 NIO 的 ByteBuffer。
        ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
        System.out.println("客户端发送消息是：" + buf.toString(CharsetUtil.UTF_8));
        System.out.println("客户端地址：" + channel.remoteAddress());
        //解决方案1：用户程序自定义的普通任务
        ctx.channel().eventLoop().execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(5 * 1000);
                    ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello，客户端~(>^ω^<)喵2", CharsetUtil.UTF_8));
                    System.out.println("channel code：" + ctx.channel().hashCode());
                } catch (Exception ex) {
                    System.out.println("发生异常" + ex.getMessage());
                }
            }
        });
        ctx.channel().eventLoop().execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(5 * 1000);
                    ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello，客户端~(>^ω^<)喵3", CharsetUtil.UTF_8));
                    System.out.println("channel code=" + ctx.channel().hashCode());
                } catch (Exception ex) {
                    System.out.println("发生异常" + ex.getMessage());
                }
            }
        });
        //解决方案2 : 用户自定义定时任务 -> 该任务是提交到 scheduleTaskQueue中
        ctx.channel().eventLoop().schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(5 * 1000);
                    ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello，客户端~(>^ω^<)喵4", CharsetUtil.UTF_8));
                    System.out.println("channel code=" + ctx.channel().hashCode());
                } catch (Exception ex) {
                    System.out.println("发生异常" + ex.getMessage());
                }
            }
        }, 5, TimeUnit.SECONDS);
        System.out.println("go on ...");
    }
    //数据读取完毕
    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        //writeAndFlush：write + flush
        //将数据写入到缓存，并刷新
        //一般需要对发送的数据进行编码
        ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello，客户端~(>^ω^<)喵1", CharsetUtil.UTF_8));
    }
    //发生异常时，需要关闭通道
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        ctx.close();
    }
}

• 每个 NioEventLoop 中包含有一个 Selector，一个 taskQueue；每个 NioEventLoop 的 Selector 上可以注册监听多个 NioChannel；每个 NioChannel 只会绑定在唯一的 NioEventLoop 上；每个 NioChannel 都绑定有一个自己的 ChannelPipeline。
• 异步模型：当一个异步过程调用发出后，调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的组件在完成后，通过状态、通知和回调来通知调用者。
• Netty 中的 I/O 操作是异步的，包括 Bind、Write、Connect 等操作会简单的返回一个 ChannelFuture。调用者并不能立刻获得结果，而是通过Future-Listener机制，用户可以方便地主动获取或者通过通知机制获得 IO 操作结果。
• Netty 的异步模型是建立在 future 和 callback 的之上的。callback 就是回调。重点说 Future，它的核心思想是：假设一个方法 fun，计算过程可能非常耗时，等待 fun 返回显然不合适。那么可以在调用 fun 的时候，立马返回一个 Future，后续可以通过 Future 去监控方法 fun 的处理过程（即：Future-Listener 机制）。
• Future说明：表示异步的执行结果，可以通过它提供的方法来检测执行是否完成，比如检索计算等等。ChannelFuture是一个接口：public interface ChannelFuture extends Future，可以添加自己的监听器，当监听的事件发生时，就会通知到监听器。

工作原理示意图

• Future-Listener机制：当 Future 对象刚刚创建时，处于非完成状态，调用者可以通过返回的 ChannelFuture 来获取操作执行的状态，注册监听函数来执行完成后的操作。常见的操作如下：
  • 通过isDone方法来判断当前操作是否完成；
  • 通过isSuccess方法来判断已完成的当前操作是否成功；
  • 通过getCause方法来获取已完成的当前操作失败的原因；
  • 通过isCancelled方法来判断已完成的当前操作是否被取消；
  • 通过addListener方法来注册监听器，当操作已完成（isDone方法返回完成），将会通知指定的监听器；若 Future 对象已完成，则通知指定的监听器。
• Netty入门案例：HTTP服务。
• TestServer.java

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
public class TestServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
            serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class).childHandler(new TestServerInitializer());
            ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(23333).sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

• TestServerInitializer.java

import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.handler.codec.http.HttpServerCodec;
public class TestServerInitializer extends ChannelInitializer {
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
        //向管道加入处理器
        //获取管道
        ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
        //加入一个netty 提供的httpServerCodec codec =>[coder - decoder]
        //HttpServerCodec 说明
        //1、HttpServerCodec 是netty提供的处理http的编-解码器
        pipeline.addLast("MyHttpServerCodec", new HttpServerCodec());
        //2、增加一个自定义的handler
        pipeline.addLast("MyTestHttpServerHandler", new TestHttpServerHandler());
        System.out.println("ok~~~~");
    }
}

• TestHttpServerHandler.java

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.handler.codec.http.*;
import io.netty.util.CharsetUtil;
import java.net.URI;
/**
 * 1、SimpleChannelInboundHandler 是 ChannelInboundHandlerAdapter 的抽象子类
 * 2、HttpObject 客户端和服务器端相互通讯的数据被封装成 HttpObject
 */
public class TestHttpServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler {
    //读取客户端数据
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, HttpObject msg) throws Exception {
        System.out.println("对应的channel=" + ctx.channel() + "，pipeline=" + ctx
                .pipeline() + "，通过pipeline获取channel" + ctx.pipeline().channel());
        System.out.println("当前ctx的handler=" + ctx.handler());
        //判断 msg 是不是 http request请求
        if (msg instanceof HttpRequest) {
            System.out.println("ctx 类型=" + ctx.getClass());
            System.out.println("pipeline hashcode" + ctx.pipeline().hashCode() + "，TestHttpServerHandler hash=" + this.hashCode());
            System.out.println("msg 类型=" + msg.getClass());
            System.out.println("客户端地址" + ctx.channel().remoteAddress());
            HttpRequest httpRequest = (HttpRequest) msg;
            //获取uri，过滤指定的资源
            URI uri = new URI(httpRequest.uri());
            if ("/favicon.ico".equals(uri.getPath())) {
                System.out.println("请求了 favicon.ico，不做响应");
                return;
            }
            //回复信息给浏览器 [http协议]
            ByteBuf content = Unpooled.copiedBuffer("hello，我是服务器", CharsetUtil.UTF_8);
            //构造一个http的响应，即 http response
            FullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.OK, content);
            response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_TYPE, "text/plain");
            response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_LENGTH, content.readableBytes());
            //将构建好 response 并返回
            ctx.writeAndFlush(response);
        }
    }
}

• Netty 中 Bootstrap 类是客户端程序的启动引导类，ServerBootstrap 是服务端启动引导类。常见的方法有：
  • 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。
• Netty 中所有的 IO 操作都是异步的，不能立刻得知消息是否被正确处理，但可以过一会等它执行完成或者直接注册一个监听（通过 Future 和 ChannelFutures来实现），当操作执行成功或失败时会自动触发注册的监听事件。常见的方法有：
  • 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。
• Channel是Netty 网络通信的组件，能够用于执行网络 I/O 操作。
• 通过 Channel 可获得当前网络连接的通道的状态。
• 通过 Channel 可获得网络连接的配置参数（例如接收缓冲区大小）。
• Channel 提供异步的网络 I/O 操作（如建立连接，读写，绑定端口），异步调用意味着任何 I/O 调用都将立即返回，并且不保证在调用结束时所请求的 I/O 操作已完成。调用立即返回一个 ChannelFuture 实例，通过注册监听器到 ChannelFuture 上，可以 I/O 操作成功、失败或取消时回调通知调用方。Channel 支持关联 I/O 操作与对应的处理程序。不同协议、不同的阻塞类型的连接都有不同的 Channel 类型与之对应，常用的 Channel 类型：
  • NioSocketChannel：异步的客户端 TCP Socket 连接。
  • NioServerSocketChannel：异步的服务器端 TCP Socket 连接。
  • NioDatagramChannel：异步的 UDP 连接。
  • NioSctpChannel：异步的客户端 Sctp 连接。
  • NioSctpServerChannel：异步的 Sctp 服务器端连接，这些通道涵盖了 UDP 和 TCP 网络 IO 以及文件 IO。
• Netty 基于 Selector 对象实现 I/O 多路复用，通过 Selector 一个线程可以监听多个连接的 Channel 事件。
• 当向一个 Selector 中注册 Channel 后，Selector 内部的机制就可以自动不断地查询（Select）这些注册的 Channel 是否有已就绪的 I/O 事件（例如可读，可写，网络连接完成等），这样程序就可以很简单地使用一个线程高效地管理多个 Channel。
• ChannelHandler 是一个接口，用于处理 I/O 事件或拦截 I/O 操作，并将其转发到其 ChannelPipeline（业务处理链）中的下一个处理程序。
• ChannelHandler 本身并没有提供很多方法，因为这个接口有许多的方法需要实现，方便使用期间，可以继承它的子类。

ChannelHandler 及其实现类

• 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，接下来看看一般都需要重写哪些方法：

• 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。（也可以这样理解：ChannelPipeline 是保存 ChannelHandler 的 List，用于处理或拦截 Channel 的入站事件和出站操作）
• ChannelPipeline 实现了一种高级形式的拦截过滤器模式，使用户可以完全控制事件的处理方式，以及 Channel 中各个的 ChannelHandler 如何相互交互。
• 在 Netty 中每个 Channel 都有且仅有一个 ChannelPipeline 与之对应，它们的组成关系如下：

• ChannelPipeline 常用的相关方法：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 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。常用的方法如下：
  • 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）。
• Netty 在创建 Channel 实例后，一般都需要设置ChannelOption参数。
  ChannelOption 参数如下：
  • ChannelOption.SO_BACKLOG：对应 TCP/IP 协议 listen 函数中的 backlog 参数，用来初始化服务器可连接队列大小。因为服务端处理客户端连接请求是顺序处理的，所以同一时间只能处理一个客户端连接，多个客户端来的时候，服务端将不能处理的客户端连接请求放在队列中等待处理，backlog 参数指定了队列的大小。
  • ChannelOption.SO_KEEPALIVE：一直保持连接活动状态。
• EventLoopGroup是一组 EventLoop 的抽象，Netty 为了更好地利用多核 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，一般都需要提供两个 EventLoopGroup，例如：BossEventLoopGroup 和 WorkerEventLoopGroup。常用的方法如下：
  • public NioEventLoopGroup()：构造方法。
  • public Future shutdownGracefully()：断开连接，关闭线程。
• 通常一个服务端口即一个 ServerSocketChannel 对应一个 Selector 和一个 EventLoop 线程。BossEventLoop 负责接收客户端的连接并将 SocketChannel 交给 WorkerEventLoopGroup 来进行 IO 处理，如下图所示：

• Netty 提供一个专门用来操作缓冲区（即 Netty 的数据容器）的工具类，常用的方法：public static ByteBuf copiedBuffer(CharSequence string, Charset charset)，类似于 NIO 中的 ByteBuffer 但有区别。

• NettyByteBuf01.java

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
public class NettyByteBuf01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个ByteBuf
        //1、创建 ByteBuf 对象，该对象包含一个数组，是一个byte[10]
        //2、在netty的buffer中，不需要使用flip进行反转，其底层维护了 readerIndex 和 writerIndex
        //3、通过 readerIndex、writerIndex 和 capacity，将buffer分成三个区域
        //0 到 readerIndex：表示已经读取的区域
        //readerIndex 到 writerIndex：表示可读的区域
        //writerIndex 到 capacity：表示可写的区域
        ByteBuf buffer = Unpooled.buffer(10);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            buffer.writeByte(i);
        }
        System.out.println("capacity=" + buffer.capacity());//10
        /*for (int i = 0; i < buffer.capacity(); i++) {
            System.out.println(buffer.getByte(i));
        }*/
        for (int i = 0; i < buffer.capacity(); i++) {
            System.out.println(buffer.readByte());
        }
        System.out.println("执行完毕");
    }
}

• NettyByteBuf02.java

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
public class NettyByteBuf02 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建ByteBuf
        ByteBuf byteBuf = Unpooled.copiedBuffer("hello,world!", StandardCharsets.UTF_8);
        if (byteBuf.hasArray()) { // true
            byte[] content = byteBuf.array();
            //将 content 转成字符串
            System.out.println(new String(content, StandardCharsets.UTF_8));
            System.out.println("byteBuf=" + byteBuf);
            System.out.println(byteBuf.arrayOffset()); // 0
            System.out.println(byteBuf.readerIndex()); // 0
            System.out.println(byteBuf.writerIndex()); // 12
            System.out.println(byteBuf.capacity()); // 64
            //System.out.println(byteBuf.readByte()); //注意：若读取一个，则下面可读取的字节数将减1
            System.out.println(byteBuf.getByte(0)); // 104
            int len = byteBuf.readableBytes(); //返回可读的字节数 ：12
            System.out.println("len=" + len);
            //使用for取出各个字节，注意：不会改变readerIndex的值
            for (int i = 0; i < len; i++) {
                System.out.print((char) byteBuf.getByte(i));
            }
            System.out.println();
            //按照某个范围读取
            System.out.println(byteBuf.getCharSequence(0, 4, StandardCharsets.UTF_8));
            System.out.println(byteBuf.getCharSequence(4, 6, StandardCharsets.UTF_8));
        }
    }
}