Java Netty核心模块超详细梳理

目录

• Bootstrap与ServerBootstrap
• Future与ChannelFuture
• Channel
• Selector
• ChannelHandler及其实现类
• Pipeline和ChannelPipeline
• ChannelHandlerContext
• ChannelOption
• EventLoopGroup和其实现类NioEventLoopGroup
• Unpooled

Bootstrap与ServerBootstrap

Bootstrap意思是引导，一个Netty应用通道由一个Bootstrap开始，主要作用是配置整个Netty程序，串联各个组件，Netty中Bootstrap类是服务端启动引导类常用的方法有

public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup) 用于服务器端，设置两个EventLoop

public B group(EventLoopGroup group) 用于客户端，设置一个EventLoop public B channel(Class channelClass) 设置一个Netty程序的通道实现 public B option(ChannelOption option, T value) 给ServerChannel添加配置 public ServerBootstrap childOption(ChannelOption childOption, T value) 给接收的通道添加配置 public ServerBootstrap childHandler(ChannelHandler childHandler) 设置业务处理类（自定义的Handler） public ChannelFuture bind(int inetPort) 用于服务器端，设置绑定的端口号 public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort) 用于客户端，用来连接服务器

Future与ChannelFuture

Netty中所有的IO操作都是异步的，不能立刻得知是否被正确处理。但可以给Future和ChannelFuture注册一个监听，当操作执行成功或失败时，会自动触发监听事件

常用的方法有

• 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

Netty网络通讯组件，能够用于执行网络IO操作

通过Channel可获得当前网络的通道的状态

通过Channel可获得网络连接的配置参数

Channel提供异步的网络IO操作（如建立连接，读写，绑定端口）

任何调用返回一个ChannelFuture实例，通过注册监听到ChannelFuture上，在IO操作完成时回调通知调用方

支持关联IO操作与对应的处理程序

不同协议、不同的阻塞类型的都有不同的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

Selector

Netty基于Selector对象实现IO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内部会轮询这些Channel是否有已就绪的IO事件（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管理多个Channel

ChannelHandler及其实现类

ChannelHandler是一个接口，处理IO事件或拦截IO操作，并将其转发到其ChannelPipeline中的下一个处理程序

ChannelHandler本身并没有提供很多方法，使用时可继承它的子类

ChannelHandler及其实现类

• ChannelInboundHandler 用于处理入站IO事件
• ChannelOutboundHandler 用于处理出站IO事件

实际使用中，经常需要自定义Handler类继承ChannelInboundHandlerAdapter，然后重写相关方法实现业务逻辑

public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) 通道就绪事件

public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) 通道关闭事件

public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) 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) 抛出异常事件

Pipeline和ChannelPipeline

ChannelPipeline是一个重点：

ChannelPipeline是一个Handler的集合，负责处理inbound或outbound事件，相当于一个贯穿Netty的职责链

ChannlePipeline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

一个Channel包含了一个ChannelPipeline，而ChannelPipeline中又维护了一个由ChannelHandlerContext组成的双向链表，并且每个ChannelHandlerContext中又关联着一个ChannelHander

入站事件和出站事件在一个双向链表中，入站事件会从链表head往后传递到最后一个入站的handler，出站事件会从链表tail往前传递到最前一个出站的handler，两种类型的handler互不干扰

常用方法

ChannelPipeline addLast(ChannelHandler… handlers); 把一个业务处理类（handler）添加到链表的第一个位置

ChannelPipeline addFirst(ChannelHandler… handlers); 把一个业务处理类（handler）添加到链表的最后一个位置

ChannelHandlerContext

保存Channel相关的所有上下文信息，同时关联一个ChannelHandler对象

ChannelHandlerContext中包含一个具体的事件处理器ChannelHandler，同时也绑定了对应的pipeline和Channel，方便对ChannelHandler进行调用

常用方法

ChannelFuture close(); 关闭当前通道

ChannelHandlerContext flush(); 刷新数据

ChannelFuture writeAndFlush(Object msg); 将数据写到ChannelPipeline中，并开始出站处理

ChannelOption

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用队列大小。服务端处理客户端连接请求是顺序处理的

ChannelOption.SO_KEEPALIVE 保持连接活动状态

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的规则获取其中一个EventLoop来处理任务

常用方法

public NioEventLoopGroup(int nThreads)，构造函数，可以指定线程数，如果没有指定就是CPU核心数的两倍

public Future shutdownGracefully() 断开连接，关闭线程

Unpooled

Netty提供一个专门用来操作缓冲区（Netty数据容器）的工具类

常用方法：

public static ByteBuf copiedBuffer(CharSequence string, Charset charset)

public class NettyByteBufTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个包含数组byte[10]的ByteBuf对象
        // Netty的ByteBuf不需要使用filp进行反转，底层维护了readInder和writeIndex
        ByteBuf buffer = Unpooled.buffer(10);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            buffer.writeByte(i);
        }
        System.out.println("capacity=" + buffer.capacity());
        //输出
        for (int i = 0; i < buffer.capacity(); i++) {
            System.out.println(buffer.readByte());
        }
    }
}

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