springboot — springboot与netty整合

1、简单概述

Netty是一个高性能、异步事件驱动的NIO框架，基于JAVA NIO提供的API实现。它提供了对TCP、UDP和文件传输的支持，作为一个异步NIO框架，Netty的所有IO操作都是异步非阻塞的，通过Future-Listener机制，用户可以方便的主动获取或者通过通知机制获得IO操作结果。 作为当前最流行的NIO框架，Netty在互联网领域、大数据分布式计算领域、游戏行业、通信行业等获得了广泛的应用，一些业界著名的开源组件也基于Netty的NIO框架构建。

Netty 对 JDK 自带的 NIO 的 API 进行封装，解决上述问题，主要特点有：

• 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；真正的无连接数据报套接字支持（自 3.1 起）。
• 使用方便，详细记录的 Javadoc，用户指南和示例；没有其他依赖项，JDK 5（Netty 3.x）或 6（Netty 4.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。

2、IO模型

Netty 作为异步事件驱动的网络，高性能之处主要来自于其 I/O 模型和线程处理模型，前者决定如何收发数据，后者决定如何处理数据。

I/O 复用模型：

在 I/O 复用模型中，会用到 Select，这个函数也会使进程阻塞，但是和传统的JAVA阻塞 I/O 所不同的是这两个函数可以同时阻塞多个 I/O 操作。而且可以同时对多个读操作，多个写操作的 I/O 函数进行检测，直到有数据可读或可写时，才真正调用 I/O 操作函数。

Netty 的非阻塞 I/O 的实现关键是基于 I/O 复用模型，这里用 Selector 对象表示：

Netty 的 IO 线程 NioEventLoop 由于聚合了多路复用器 Selector，可以同时并发处理成百上千个客户端连接。
当线程从某客户端 Socket 通道进行读写数据时，若没有数据可用时，该线程可以进行其他任务。
线程通常将非阻塞 IO 的空闲时间用于在其他通道上执行 IO 操作，所以单独的线程可以管理多个输入和输出通道。
由于读写操作都是非阻塞的，这就可以充分提升 IO 线程的运行效率，避免由于频繁 I/O 阻塞导致的线程挂起。

一个 I/O 线程可以并发处理 N 个客户端连接和读写操作，这从根本上解决了传统同步阻塞 I/O 一连接一线程模型，架构的性能、弹性伸缩能力和可靠性都得到了极大的提升。

3、事件模型

下图描述了Netty进行事件处理的流程。Channel是连接的通道，是ChannelEvent的产生者，而ChannelPipeline可以理解为ChannelHandler的集合。

在Netty里，所有事件都来自ChannelEvent接口，这些事件涵盖监听端口、建立连接、读写数据等网络通讯的各个阶段。而事件的处理者就是ChannelHandler，这样，不但是业务逻辑，连网络通讯流程中底层的处理，都可以通过实现ChannelHandler来完成了。事实上，Netty内部的连接处理、协议编解码、超时等机制，都是通过handler完成的。

3、springboot与netty集成

3.1 添加netty+springboot依赖:

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
    <scope>test</scope>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.projectlombok</groupId>
    <artifactId>lombok</artifactId>
    <optional>true</optional>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.netty</groupId>
    <artifactId>netty-all</artifactId>
    <version>4.1.28.Final</version>
</dependency>

3.2 netty服务端配置

/**
 * 服务端基本配置，通过一个静态单例类，保证启动时候只被加载一次
 */
@Component
public class WsServer {
	
	/**
	 * 单例静态内部类
	 */
	public static class SingletionWServer{
		static final WsServer instance = new WsServer(); 
	}
	
	public static WsServer getInstance(){
		return SingletionWServer.instance;
	}
	
	private EventLoopGroup mainGroup ;
	private EventLoopGroup subGroup;
	private ServerBootstrap server;
	private ChannelFuture future;
	
	public WsServer(){
		mainGroup = new NioEventLoopGroup();
		subGroup = new NioEventLoopGroup();
		server = new ServerBootstrap();
		server.group(mainGroup, subGroup)
				.channel(NioServerSocketChannel.class)
				.childHandler(new WsServerInitialzer());//添加自定义初始化处理器
	}
	public void start(){
		future = this.server.bind(8081);
		System.err.println("netty 服务端启动完毕 .....");
	}
}	

自定义初始化处理器: WsServerInitialzer

public class WsServerInitialzer extends ChannelInitializer<SocketChannel>{

	@Override
	protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
	
		ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
		
		//websocket基于http协议，所以需要http编解码器
		pipeline.addLast(new HttpServerCodec());
		//添加对于读写大数据流的支持
		pipeline.addLast(new ChunkedWriteHandler());
		//对httpMessage进行聚合
		pipeline.addLast(new HttpObjectAggregator(1024*64));
		
		// ================= 上述是用于支持http协议的 ==============
		
		//websocket 服务器处理的协议，用于给指定的客户端进行连接访问的路由地址
		//比如处理一些握手动作(ping,pong)
		pipeline.addLast(new WebSocketServerProtocolHandler("/ws"));
		//自定义handler
		pipeline.addLast(new ChatHandler());
	}
}

自定义handler类: ChatHandler

/**
 * 上文中需要自定义处理的handler
 * TextWebSocketFrame  用于为websockt处理文本的对象
 */
public class ChatHandler extends SimpleChannelInboundHandler<TextWebSocketFrame>{

	//用于记录和管理所有客户端的channel
	private static ChannelGroup clients = 
			new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE);
	
	@Override
	protected void messageReceived(ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame msg) 
			throws Exception {
		//客户端传递过来的消息
		String content = msg.text();
		System.out.println("接收到了客户端的消息是:" + content);
		
		//将客户端发送过来的消息刷到所有的channel中
		for(Channel channel : clients){
			channel.writeAndFlush(
					new TextWebSocketFrame("[服务器接收到了客户端的消息:]" + LocalDateTime.now()+",消息为:" + content));
		}	
	}
	
	//客户端创建的时候触发，当客户端连接上服务端之后，就可以获取该channel，然后放到channelGroup中进行统一管理	
	@Override
	public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
		clients.add(ctx.channel());
	}
	
	//客户端销毁的时候触发，
	@Override
	public void handlerRemoved(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
		//当handlerRemoved 被触发时候，channelGroup会自动移除对应的channel
		//clients.remove(ctx.channel());
		System.out.println("客户端断开，当前被移除的channel的短ID是：" +ctx.channel().id().asShortText());
	}
}

配置springboot启动加载netty服务

/**
 * netty服务端启动加载配置
 */

@Component
public class NettybootServerInitConfig implements ApplicationListener<ContextRefreshedEvent>{
	@Override
	public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent event) {
		if(event.getApplicationContext().getParent() == null){
			WsServer.getInstance().start();
		}
	}
}