13.Netty源码之Netty中的类与API
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ServerBootstrap
Bootstrap 意思是引导，一个 Netty 应用通常由一个 Bootstrap 开始，主要作用是配置整个 Netty 程序，串联各个组件，Netty 中ServerBootstrap 是服务端启动引导类。
java //泛型 AbstractBootstrap, C extends Channel> ServerBootstrap extends AbstractBootstrap
Bootstrap
Bootstrap 意思是引导，一个 Netty 应用通常由一个 Bootstrap 开始，主要作用是配置整个 Netty 程序，串联各个组件，Netty 中 Bootstrap 类是客户端程序的启动引导类。
java //泛型 AbstractBootstrap
Future和ChannelFuture
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。
java /**** * 对账业务生成数据 */ @Override public void pullData(String time) { if (StringUtils.isEmpty(time)) { time = DateTimeUtils.getDateString(-1); } String lockKey = time; Mutex mutex = null; try { mutex = iLockService.lock(MutexLockEnum.PULL_DATA.getKey(), lockKey, MuteLockTimeConstant.RECORD_ACCOUNT_FLOW_WAIT_TIME, MuteLockTimeConstant.RECORD_ACCOUNT_FLOW_LEASE_TIME, TimeUnit.SECONDS); } catch (Exception e) { ReconciliationException.throwException(ExceptionEnum.GET_LOCK_FAIL); } try { //step1. 查询所有sql List
ChannelFuture
是1个接口。public interface ChannelFuture extends Future
在使用 Netty 进行编程时，拦截操作和转换出入站数据只需要您提供 callback 或利用future 即可。
这使得链式操作简单、高效, 并有利于编写可重用的、通用的代码。
Netty 框架的目标就是让你的业务逻辑从网络基础应用编码中分离出来、解脱出来
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。
但是可以过一会等它执行完成或者直接注册一个监听，具体的实现就是通过 Future 和 ChannelFutures，他们可以注册一个监听，当操作执行成功或失败时监听会自动触发注册的监听事件。
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。
常见有如下操作:
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；如果 Future 对象已完成，则通知指定的监听器
java //返回当前正在进行 IO 操作的通道 Channel channel() //等待异步操作执行完毕 ChannelFuture sync() //示例代码 ChannelFuture cf = bootstrap.bind(6668).sync(); Channel channel = cf.channel(); //给cf 注册监听器，监控我们关心的事件 cf.addListener(new ChannelFutureListener() { @Override public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception { if (cf.isSuccess()) { System.out.println("服务器监听端口 6668 成功"); } else { System.out.println("服务器监听端口 6668 失败"); } } }); //对关闭通道进行监听 ChannelFuture sync = cf.channel().closeFuture().sync(); }
java public static void main(String[] args) { EventExecutorGroup group = new DefaultEventExecutorGroup(1); Callable callable = new Callable() { @Override public Integer call() throws Exception { Thread.sleep(10000); System.out.println("Sleep......"); return new Integer(99); } }; io.netty.util.concurrent.Future f = (io.netty.util.concurrent.Future) group.submit(callable); GenericFutureListener listener = new GenericFutureListener() { @Override public void operationComplete(io.netty.util.concurrent.Future future) throws Exception { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "result:" + future.get()); //不调用程序会一直存活 //实际应用 可不调用 让它一直存在 group.shutdown(); } }; GenericFutureListener[] listeners = {listener}; f.addListeners(listeners); System.out.println( f.isSuccess()); }
Channel
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。
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:
java 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。
Selector
一个eventLoop会绑定1个selector。
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 [Channel] 的不同事件。
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及其实现类
1.ChannelHandler 是一个接口，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。
2.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。
3.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。
java public class ChannelInboundHandlerAdapter extends ChannelHandlerAdapter implements ChannelInboundHandler { public ChannelInboundHandlerAdapter() { } public void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { ctx.fireChannelRegistered(); } public void channelUnregistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { ctx.fireChannelUnregistered(); } //通道就绪事件 public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { ctx.fireChannelActive(); } public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { ctx.fireChannelInactive(); } //通道读取数据事件 public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { ctx.fireChannelRead(msg); } //数据读取完毕事件 public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { ctx.fireChannelReadComplete(); } public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception { ctx.fireUserEventTriggered(evt); } public void channelWritabilityChanged(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { ctx.fireChannelWritabilityChanged(); } //通道发生异常事件 public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception{ ctx.fireExceptionCaught(cause); } }
Pipeline 和 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。
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
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 ChannelHandler。
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。
//把一个业务处理类handler添加到链中的第一个位置 ChannelPipeline addFirst(ChannelHandler... handlers) //把一个业务处理类handler添加到链中的最后一个位置 ChannelPipeline addLast(ChannelHandler... handlers)
ChannelHandlerContext
保存 Channel 相关的所有上下文信息，1个ChannelHandlerContext关联一个 ChannelHandler对象。 ChannelHandlerContext 中包含一个具体的事件处理器ChannelHandler ,ChannelHandlerContext 中也绑定了对应的 pipeline和Channel 的信息，方便对 ChannelHandler进行调用。
//关闭通道 ChannelFuture close() //刷新 ChannelOutboundInvoker flush() //将 数 据 写 到 ChannelPipeline中当前ChannelHandler的下一个ChannelHandler开始处理(出站) ChannelFuture writeAndFlush(Object msg)
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，用来初始化服务器端可连接队列大小。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
实现类是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即BossEventLoopGroup 和 WorkerEventLoopGroup。
通常一个服务端口即一个 ServerSocketChannel对应一个Selector 和一个BossEventLoopGroup 。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
BossEventLoopGroup 通常是一个单线程的 EventLoop。
z换个EventLoop关联1个Selector 实例。
BossEventLoop 不断轮询 Selector 将连接事件 OP_ACCEPT 分离出来。
然后将接收到的SocketChannel 交给 WorkerEventLoopGroup, WorkerEventLoopGroup 会由 next 选择其中一个 EventLoop来将这个 SocketChannel 注册到其维护的Selector并对其后续的 IO 事件进行处理。
//构造方法 public NioEventLoopGroup() //断开连接，关闭线程 public Future shutdownGracefully()
Unpooled 类
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。
java package unpooledByte; import io.netty.buffer.ByteBuf; import io.netty.buffer.Unpooled; public class NettyByteBuf01 { public static void main(String[] args) { /* 说明: 1)读取数据geteByte(i)需要指定i 2)读取数据readByte() , 不需要指定i， 内部的readIndex 会移动 3)通过Debug 看一下readIndex writeIndex 和 capacity 4)大家看到和NIO的Buffer比较,不再需要flip 进行读写切换了,内部通过readIndex和writeIndex来控制读和写操作 */ ByteBuf buffer = Unpooled.buffer(10); for (int i = 0; i < 10; ++i) { buffer.writeByte(i); } 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()); } } }
java package unpooledByte; import io.netty.buffer.ByteBuf; import io.netty.buffer.Unpooled; import java.nio.charset.Charset; public class NettyByteBuf01 { public static void main(String[] args) { ByteBuf byteBuf = Unpooled.copiedBuffer("hello,world!", Charset.forName("utf-8")); if (byteBuf.hasArray()) { byte[] content = byteBuf.array(); //hello,world! System.out.println(new String(content, Charset.forName("utf-8"))); //UnpooledByteBufAllocator$InstrumentedUnpooledUnsafeHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 12, cap: 36) System.out.println(byteBuf); //0 System.out.println(byteBuf.arrayOffset()); //0 System.out.println(byteBuf.readerIndex()); //12 System.out.println(byteBuf.writerIndex()); //36 System.out.println(byteBuf.capacity()); int length = byteBuf.readableBytes(); //12 System.out.println(length); for (int i = 0; i < byteBuf.readableBytes(); ++i) { //hello,world! System.out.print((char) byteBuf.getByte(i)); } System.out.println(); //hell System.out.println(byteBuf.getCharSequence(0, 4, Charset.forName("utf-8"))); //o,worl System.out.println(byteBuf.getCharSequence(4, 7, Charset.forName("utf-8"))); } } }
java //通过给定的数据和字符编码返回一个ByteBuf 对象(类似于 NIO 中的 ByteBuffer 但有区别) public static ByteBuf copiedBuffer(CharSequence string, Charset charset)