本笔记主要依托于B站满老师的视频以及自己所阅读的书籍。如果本文对你有帮助的话,请大家多多给满老师一键三连,给本文Star,谢谢。
参考视频:https://www.bilibili.com/video/BV16J411h7Rd
参考文档:https://github.com/Seazean/JavaNote
Netty is an asynchronous event-driven network application framework
for rapid development of maintainable high performance protocol servers & clients.
Netty 是一个异步的(多路复用模拟异步)、基于事件驱动的网络应用框架,用于快速开发可维护、高性能的网络服务器和客户端。
他还是另一个著名网络应用框架 Mina 的重要贡献者
Netty 在 Java 网络应用框架中的地位就好比:Spring 框架在 JavaEE 开发中的地位。
以下的框架都使用了 Netty,因为它们有网络通信需求!
开发一个简单的服务器端和客户端
加入依赖
<dependency>
<groupId>io.nettygroupId>
<artifactId>netty-allartifactId>
<version>4.1.39.Finalversion>
dependency>
带注释的完整代码:
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
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.logging.LoggingHandler;
public class HelloServer {
public static void main(String[] args) {
// 1. 启动器,负责组装 netty 组件,启动服务器
new ServerBootstrap()
// 2. BossEventLoop, WorkerEventLoop(selector,thread), group 组
.group(new NioEventLoopGroup())
// 3. 选择 服务器的 ServerSocketChannel 实现
.channel(NioServerSocketChannel.class) // OIO BIO
// 4. boss 负责处理连接 worker(child) 负责处理读写,决定了 worker(child) 能执行哪些操作(handler)
.childHandler(
// 5. channel 代表和客户端进行数据读写的通道 Initializer 初始化,负责添加别的 handler
new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
// 6. 添加具体 handler
ch.pipeline().addLast(new LoggingHandler());
ch.pipeline().addLast(new StringDecoder()); // 将 ByteBuf 转换为字符串
ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() { // 自定义 handler
@Override // 读事件
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx,Object msg) throws Exception {
System.out.println(msg); // 打印上一步转换好的字符串
}
});
}
})
// 7. 绑定监听端口
.bind(8080);
}
}
同志们,我是二刷,一定要记住这些格式,都是固定写法,后面全部都是这种格式,不同的就是使用哪些处理器
new ServerBootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup()) // 1
.channel(NioServerSocketChannel.class) // 2
.childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() { // 3
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) {
ch.pipeline().addLast(new StringDecoder()); // 5
ch.pipeline().addLast(new SimpleChannelInboundHandler<String>() { // 6
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) {
System.out.println(msg);
}
});
}
})
.bind(8080); // 4
代码解读
1 处,创建 NioEventLoopGroup,可以简单理解为 线程池 + Selector
后面会详细展开
2 处,选择服务 Scoket 实现类,其中 NioServerSocketChannel 表示基于 NIO 的服务器端实现,其它实现还有
3 处,为啥方法叫 childHandler,是接下来添加的处理器都是给 SocketChannel 用的,而不是给 ServerSocketChannel。ChannelInitializer 处理器(仅执行一次),它的作用是待客户端 SocketChannel 建立连接后,执行 initChannel 以便添加更多的处理器
4 处,ServerSocketChannel 绑定的监听端口
5 处,SocketChannel 的处理器,解码 ByteBuf => String
6 处,SocketChannel 的业务处理器,使用上一个处理器的处理结果
带注释的完整代码:
import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
import java.net.InetSocketAddress;
public class HelloClient {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 1. 启动类
new Bootstrap()
// 2. 添加 EventLoop
.group(new NioEventLoopGroup())
// 3. 选择客户端 channel 实现
.channel(NioSocketChannel.class)
// 4. 添加处理器
.handler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override // 在连接建立后被调用 initChannel
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
// 客户端需要以个编码器
ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
}
})
// 5. 连接到服务器
.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080))
.sync()
.channel()
// 6. 向服务器发送数据
.writeAndFlush("hello, world");
}
}
new Bootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup()) // 1
.channel(NioSocketChannel.class) // 2
.handler(new ChannelInitializer<Channel>() { // 3
@Override
protected void initChannel(Channel ch) {
ch.pipeline().addLast(new StringEncoder()); // 8
}
})
.connect("127.0.0.1", 8080) // 4
.sync() // 5
.channel() // 6
.writeAndFlush(new Date() + ": hello world!"); // 7
代码解读
1 处,创建 NioEventLoopGroup,同 Server
3 处,添加 SocketChannel 的处理器,ChannelInitializer 处理器(仅执行一次),它的作用是待客户端 SocketChannel 建立连接后,执行 initChannel 以便添加更多的处理器
4 处,指定要连接的服务器和端口
5 处,Netty 中很多方法都是异步的,如 connect,这时需要使用 sync 方法等待 connect 建立连接完毕
6 处,获取 channel 对象,它即为通道抽象,可以进行数据读写操作
7 处,写入消息并清空缓冲区
8 处,消息会经过通道 handler 处理,这里是将 String => ByteBuf 发出
数据经过网络传输,到达服务器端,服务器端 5 和 6 处的 handler 先后被触发,走完一个流程
一开始需要树立正确的观念
- 把 channel 理解为数据的通道
- 把 msg 理解为流动的数据,最开始输入是 ByteBuf,但经过 pipeline (流水线,多个 Handler 连在一起)的加工,会变成其它类型对象,最后输出又变成 ByteBuf
- 把 handler 理解为数据的处理工序
- 工序有多道,合在一起就是 pipeline,pipeline 负责发布事件(读、读取完成…)传播给每个 handler, handler 对自己感兴趣的事件进行处理(重写了相应事件处理方法)
- handler 分 Inbound 和 Outbound 两类(入站处理器,表示进入服务器,出站处理器,表示出服务器)
- 把 eventLoop 理解为处理数据的工人
- 工人可以管理多个 channel 的 io 操作,并且一旦工人负责了某个 channel,就要负责到底(绑定)
- 工人既可以执行 io 操作,也可以进行任务处理,每位工人有任务队列,队列里可以堆放多个 channel 的待处理任务,任务分为普通任务、定时任务
- 工人按照 pipeline 顺序,依次按照 handler 的规划(代码)处理数据,可以为每道工序指定不同的工人
事件循环对象
EventLoop 本质是一个单线程执行器(同时维护了一个 Selector),里面有 run 方法处理 Channel 上源源不断的 io 事件。
它的继承关系比较复杂
j.u.c.ScheduledExecutorService
因此包含了线程池中所有的方法OrderedEventExecutor
,
事件循环组
EventLoopGroup 是一组 EventLoop,Channel 一般会调用 EventLoopGroup 的 register 方法来绑定其中一个 EventLoop,后续这个 Channel 上的 io 事件都由此 EventLoop 来处理(保证了 io 事件处理时的线程安全)
完整代码:
import io.netty.channel.DefaultEventLoopGroup;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.util.NettyRuntime;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
@Slf4j
public class TestEventLoop {
public static void main(String[] args) {
// 1. 创建事件循环组
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup(2); // io 事件,普通任务,定时任务
// EventLoopGroup group = new DefaultEventLoopGroup(); // 普通任务,定时任务
// 2. 获取下一个事件循环对象
System.out.println(group.next());
System.out.println(group.next());
System.out.println(group.next());
System.out.println(group.next());
// System.out.println(NettyRuntime.availableProcessors()); // 8核16线程,打印最大线程
// 3. 执行普通任务,可以用作异步处理,EventLoopGroup 在底层是单线程的线程池
/*group.next().execute(() -> {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.debug("ok");
});*/
// 4. 执行定时任务
group.next().scheduleAtFixedRate(() -> {
log.debug("ok");
// log.debug(group.next().toString());
}, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
log.debug("main");
}
}
以一个简单的实现为例:
// 内部创建了两个 EventLoop, 每个 EventLoop 维护一个线程
DefaultEventLoopGroup group = new DefaultEventLoopGroup(2);
System.out.println(group.next());
System.out.println(group.next());
System.out.println(group.next());
输出
io.netty.channel.DefaultEventLoop@60f82f98
io.netty.channel.DefaultEventLoop@35f983a6
io.netty.channel.DefaultEventLoop@60f82f98
也可以使用 for 循环
DefaultEventLoopGroup group = new DefaultEventLoopGroup(2);
for (EventExecutor eventLoop : group) {
System.out.println(eventLoop);
}
输出
io.netty.channel.DefaultEventLoop@60f82f98
io.netty.channel.DefaultEventLoop@35f983a6
优雅关闭 shutdownGracefully
方法。该方法会首先切换 EventLoopGroup
到关闭状态从而拒绝新的任务的加入,然后在任务队列的任务都处理完成后,停止线程的运行。从而确保整体应用是在正常有序的状态下退出的
服务端完整代码:
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
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 lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.nio.charset.Charset;
@Slf4j
public class EventLoopServer {
public static void main(String[] args) {
new ServerBootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup())
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
ch.pipeline().addLast("handler1", new ChannelInboundHandlerAdapter() {
@Override // ByteBuf
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
log.debug(buf.toString(Charset.defaultCharset())); // 最好在服务端和客户端强制指定字符集 defaultCharset 的不一样
ctx.fireChannelRead(msg); // 让消息传递给下一个handler
}
});
/*.addLast(group, "handler2", new ChannelInboundHandlerAdapter() {
@Override // ByteBuf
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
log.debug(buf.toString(Charset.defaultCharset()));
}
});*/
}
})
.bind(8080);
}
}
客户端完整代码:
import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
import java.net.InetSocketAddress;
public class MyEventLoopClient {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 1. 启动类
Channel channel = new Bootstrap()
// 2. 添加 EventLoop
.group(new NioEventLoopGroup())
// 3. 选择客户端 channel 实现
.channel(NioSocketChannel.class)
// 4. 添加处理器
.handler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override // 在连接建立后被调用 initChannel
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
// 客户端需要以个编码器
ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
}
})
// 5. 连接到服务器
.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080))
.sync()
.channel();
System.out.println(channel);
System.out.println("");
}
}
- 还好吧,概念理清就可以了,NioEventLoop虽然是单一线程池,所以可以把它看作一个线程,而NioEventGroup则是容纳这些线程的线程池。它负责调度线程(NioEventLoop)执行任务
- 可以说NioEventLoop就是对普通线程的一层封装,可以让线程不仅能够执行普通、定时任务,也能进行网络IO的处理
细分1:boss 只负责 ServerSocketChannel 上 accept 事件 worker 只负责 socketChannel 上的读写 .group(new NioEventLoopGroup(), new NioEventLoopGroup(2))
服务端代码(客户端不变):
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
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 lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.nio.charset.Charset;
@Slf4j
public class EventLoopServer {
public static void main(String[] args) {
// 细分2:创建一个独立的 EventLoopGroup
// EventLoopGroup group = new DefaultEventLoopGroup(); // 不处理IO操作
new ServerBootstrap()
// boss 和 worker
// 细分1:boss 只负责 ServerSocketChannel 上 accept 事件 worker 只负责 socketChannel 上的读写
.group(new NioEventLoopGroup(), new NioEventLoopGroup(2))
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
ch.pipeline().addLast("handler1", new ChannelInboundHandlerAdapter() {
@Override // ByteBuf
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
log.debug(buf.toString(Charset.defaultCharset())); // 最好在服务端和客户端强制指定字符集 defaultCharset 的不一样
ctx.fireChannelRead(msg); // 让消息传递给下一个handler
}
});
/*.addLast(group, "handler2", new ChannelInboundHandlerAdapter() {
@Override // ByteBuf
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
log.debug(buf.toString(Charset.defaultCharset()));
}
});*/
}
})
.bind(8080);
}
}
结果:
某个handler的耗时较长,最好不要让它占用worker的NIO线程,否则会影响NIO的读写操作,再次细分 细分2:创建一个独立的 EventLoopGroup,EventLoopGroup group = new DefaultEventLoopGroup();
完整服务端代码(客户端与上面一样):
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
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 lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.nio.charset.Charset;
@Slf4j
public class EventLoopServer {
public static void main(String[] args) {
// 细分2:创建一个独立的 EventLoopGroup
EventLoopGroup group = new DefaultEventLoopGroup();
new ServerBootstrap()
// boss 和 worker
// 细分1:boss 只负责 ServerSocketChannel 上 accept 事件 worker 只负责 socketChannel 上的读写
.group(new NioEventLoopGroup(), new NioEventLoopGroup(2))
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
ch.pipeline().addLast("handler1", new ChannelInboundHandlerAdapter() {
@Override // ByteBuf
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
log.debug(buf.toString(Charset.defaultCharset())); // 最好在服务端和客户端强制指定字符集 defaultCharset 的不一样
ctx.fireChannelRead(msg); // 让消息传递给下一个handler
}
})
.addLast(group, "handler2", new ChannelInboundHandlerAdapter() { // 指定非 NIO 的group
@Override // ByteBuf
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
log.debug(buf.toString(Charset.defaultCharset()));
}
});
}
})
.bind(8080);
}
}
这里所谓的长时间是指完成这一件事其中有些操作比较耗时,两个handler都处理是正确的,因为第一个handler可能要对传来的数据封装,第二个handler要根据第一个handler封装好的数据
服务器端两个 nio worker 工人,
new ServerBootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup(1), new NioEventLoopGroup(2))
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) {
ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
ByteBuf byteBuf = msg instanceof ByteBuf ? ((ByteBuf) msg) : null;
if (byteBuf != null) {
byte[] buf = new byte[16];
ByteBuf len = byteBuf.readBytes(buf, 0, byteBuf.readableBytes());
log.debug(new String(buf));
}
}
});
}
}).bind(8080).sync();
客户端,启动三次,分别修改发送字符串为 zhangsan(第一次),lisi(第二次),wangwu(第三次)
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Channel channel = new Bootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup(1))
.handler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
System.out.println("init...");
ch.pipeline().addLast(new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG));
}
})
.channel(NioSocketChannel.class).connect("localhost", 8080)
.sync()
.channel();
channel.writeAndFlush(ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer().writeBytes("wangwu".getBytes()));
Thread.sleep(2000);
channel.writeAndFlush(ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer().writeBytes("wangwu".getBytes()));
最后输出
22:03:34 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-3-1] c.i.o.EventLoopTest - zhangsan
22:03:36 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-3-1] c.i.o.EventLoopTest - zhangsan
22:05:36 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-3-2] c.i.o.EventLoopTest - lisi
22:05:38 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-3-2] c.i.o.EventLoopTest - lisi
22:06:09 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-3-1] c.i.o.EventLoopTest - wangwu
22:06:11 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-3-1] c.i.o.EventLoopTest - wangwu
可以看到两个工人轮流处理 channel,但工人与 channel 之间进行了绑定
再增加两个非 nio 工人
DefaultEventLoopGroup normalWorkers = new DefaultEventLoopGroup(2);
new ServerBootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup(1), new NioEventLoopGroup(2))
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) {
ch.pipeline().addLast(new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG));
ch.pipeline().addLast(normalWorkers,"myhandler",
new ChannelInboundHandlerAdapter() {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
ByteBuf byteBuf = msg instanceof ByteBuf ? ((ByteBuf) msg) : null;
if (byteBuf != null) {
byte[] buf = new byte[16];
ByteBuf len = byteBuf.readBytes(buf, 0, byteBuf.readableBytes());
log.debug(new String(buf));
}
}
});
}
}).bind(8080).sync();
客户端代码不变,启动三次,分别修改发送字符串为 zhangsan(第一次),lisi(第二次),wangwu(第三次)
输出
22:19:48 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-1] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x251562d5, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52588] REGISTERED
22:19:48 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-1] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x251562d5, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52588] ACTIVE
22:19:48 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-1] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x251562d5, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52588] READ: 8B
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 7a 68 61 6e 67 73 61 6e |zhangsan |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
22:19:48 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-1] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x251562d5, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52588] READ COMPLETE
22:19:48 [DEBUG] [defaultEventLoopGroup-2-1] c.i.o.EventLoopTest - zhangsan
22:19:50 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-1] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x251562d5, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52588] READ: 8B
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 7a 68 61 6e 67 73 61 6e |zhangsan |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
22:19:50 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-1] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x251562d5, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52588] READ COMPLETE
22:19:50 [DEBUG] [defaultEventLoopGroup-2-1] c.i.o.EventLoopTest - zhangsan
22:20:24 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-2] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x94b2a840, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52612] REGISTERED
22:20:24 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-2] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x94b2a840, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52612] ACTIVE
22:20:25 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-2] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x94b2a840, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52612] READ: 4B
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 6c 69 73 69 |lisi |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
22:20:25 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-2] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x94b2a840, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52612] READ COMPLETE
22:20:25 [DEBUG] [defaultEventLoopGroup-2-2] c.i.o.EventLoopTest - lisi
22:20:27 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-2] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x94b2a840, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52612] READ: 4B
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 6c 69 73 69 |lisi |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
22:20:27 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-2] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x94b2a840, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52612] READ COMPLETE
22:20:27 [DEBUG] [defaultEventLoopGroup-2-2] c.i.o.EventLoopTest - lisi
22:20:38 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-1] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x79a26af9, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52625] REGISTERED
22:20:38 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-1] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x79a26af9, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52625] ACTIVE
22:20:38 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-1] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x79a26af9, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52625] READ: 6B
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 77 61 6e 67 77 75 |wangwu |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
22:20:38 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-1] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x79a26af9, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52625] READ COMPLETE
22:20:38 [DEBUG] [defaultEventLoopGroup-2-1] c.i.o.EventLoopTest - wangwu
22:20:40 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-1] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x79a26af9, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52625] READ: 6B
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 77 61 6e 67 77 75 |wangwu |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
22:20:40 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-1] i.n.h.l.LoggingHandler - [id: 0x79a26af9, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:52625] READ COMPLETE
22:20:40 [DEBUG] [defaultEventLoopGroup-2-1] c.i.o.EventLoopTest - wangwu
可以看到,nio 工人和 非 nio 工人也分别绑定了 channel(LoggingHandler 由 nio 工人执行,而我们自己的 handler 由非 nio 工人执行)
关键代码 io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext#invokeChannelRead()
static void invokeChannelRead(final AbstractChannelHandlerContext next, Object msg) {
final Object m = next.pipeline.touch(ObjectUtil.checkNotNull(msg, "msg"), next);
// 下一个 handler 的事件循环是否与当前的事件循环是同一个线程
// 接口双继承 EventExecutor 和线程池
EventExecutor executor = next.executor(); // 返回下一个Handler的EventLoop
// 是,直接调用
if (executor.inEventLoop()) { // 判断当前 handler 的线程是否和下一个EventLoop是同一个线程
// 同一个线程中,方法直接调用,递归
next.invokeChannelRead(m); // invokeChannelRead 就是沿着调用链一个接一个往下掉
}
// 不是,将要执行的代码作为任务提交给下一个事件循环处理(换人,换线程)
else {
// 接下来的调用不能在当前线程调用,要换成下一个线程 executor 执行任务 Runnable
executor.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
next.invokeChannelRead(m);
}
});
}
}
如果处于绑定的是一个线程池,那么直接通过当前线程调用这个handler,如果前后两个handler绑定的不是一个线程池,则让后面那个handler绑定的线程池去执行后面这个handler
NioEventLoop 除了可以处理 io 事件,同样可以向它提交普通任务
NioEventLoopGroup nioWorkers = new NioEventLoopGroup(2);
log.debug("server start...");
Thread.sleep(2000);
nioWorkers.execute(()->{
log.debug("normal task...");
});
输出
22:30:36 [DEBUG] [main] c.i.o.EventLoopTest2 - server start...
22:30:38 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-2-1] c.i.o.EventLoopTest2 - normal task...
可以用来执行耗时较长的任务
NioEventLoopGroup nioWorkers = new NioEventLoopGroup(2);
log.debug("server start...");
Thread.sleep(2000);
nioWorkers.scheduleAtFixedRate(() -> {
log.debug("running...");
}, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
输出
22:35:15 [DEBUG] [main] c.i.o.EventLoopTest2 - server start...
22:35:17 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-2-1] c.i.o.EventLoopTest2 - running...
22:35:18 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-2-1] c.i.o.EventLoopTest2 - running...
22:35:19 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-2-1] c.i.o.EventLoopTest2 - running...
22:35:20 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-2-1] c.i.o.EventLoopTest2 - running...
...
可以用来执行定时任务
channel 的主要作用
这时刚才的客户端代码
new Bootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup())
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<Channel>() {
@Override
protected void initChannel(Channel ch) {
ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
}
})
// 1、连接到服务器
.connect("127.0.0.1", 8080)
.sync()
.channel()
// 2、向服务器发送数据
.writeAndFlush(new Date() + ": hello world!");
现在把它拆开来看
ChannelFuture channelFuture = new Bootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup())
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<Channel>() {
@Override
protected void initChannel(Channel ch) {
ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
}
})
// 1、连接到服务器
// 异步非阻塞,main 发起了调用,真正 connect 是 NIO 线程,建立连接比较慢
.connect("127.0.0.1", 8080); // 1
channelFuture.sync().channel().writeAndFlush(new Date() + ": hello world!");
注意 connect 方法是异步的非阻塞方法(线程执行这个方法,不关心结果,将这个命令指派给另一个线程,真正做连接操作的是另外一个线程),意味着不等连接建立,方法执行就返回了。无阻塞的向下执行,因此 channelFuture 对象中不能【立刻】获得到正确的 Channel 对象,连接都没有建立好,哪里来的 channel。
实验如下:
ChannelFuture channelFuture = new Bootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup())
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<Channel>() {
@Override
protected void initChannel(Channel ch) {
ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
}
})
.connect("127.0.0.1", 8080);
System.out.println(channelFuture.channel()); // 1
channelFuture.sync(); // 2
System.out.println(channelFuture.channel()); // 3
[id: 0x2e1884dd]
[id: 0x2e1884dd, L:/127.0.0.1:57191 - R:/127.0.0.1:8080]
除了用 sync 方法可以让异步操作同步以外,还可以使用回调的方式:
ChannelFuture channelFuture = new Bootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup())
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<Channel>() {
@Override
protected void initChannel(Channel ch) {
ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
}
})
.connect("127.0.0.1", 8080);
System.out.println(channelFuture.channel()); // 1
channelFuture.addListener((ChannelFutureListener) future -> {
System.out.println(future.channel()); // 2
});
[id: 0x749124ba]
[id: 0x749124ba, L:/127.0.0.1:57351 - R:/127.0.0.1:8080]
客户端完整代码:
import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelFutureListener;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.net.InetSocketAddress;
@Slf4j
public class EventLoopClient {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 2. 带有 Future,Promise 的类型都是和异步方法配套使用,用来处理结果
ChannelFuture channelFuture = new Bootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup())
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override // 在连接建立后被调用
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
}
})
// 1. 连接到服务器
// 异步非阻塞, main 发起了调用,真正执行 connect 是 nio 线程
.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080)); // 1s 秒后
// 2.1 使用 sync 方法同步处理结果
/*channelFuture.sync(); // 阻塞住当前线程(发起调用的线程等待,也就是主线程等待),直到nio线程连接建立完毕
Channel channel = channelFuture.channel();
log.debug("{}", channel);
channel.writeAndFlush("hello, world");*/
// 2.2 使用 addListener(回调对象, ChannelFutureListener) 方法异步处理结果
// (等待连接建立,以及最后建立成功,处理结果的活全都交给另外的线程做,只是告诉之后结果完了,调用一个回调函数,执行操作)
channelFuture.addListener(new ChannelFutureListener() {
@Override
// 在 nio 线程连接建立好之后,会调用 operationComplete 方法
public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
// 此时的 channel 是完整的
Channel channel = future.channel();
log.debug("{}", channel);
// 发送数据
channel.writeAndFlush("hello, world");
}
});
}
}
需求:由客户端的控制台不断地接收用户的输入,然后把用户输入的信息源源不断地发给服务器端,当不想发送信息了,发送一个 Q 表示退出,优雅关闭(channel真正的关闭后,再处理善后)。难点在于 channel.close();
是异步操作方法。
@Slf4j
public class CloseFutureClient {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
ChannelFuture channelFuture = new Bootstrap()
.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override // 在连接建立后被调用
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
// 日志打印处理器,调试非常方便,LogLevel.DEBUG 为日志级别
ch.pipeline().addLast(new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG));
ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
}
})
.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
Channel channel = channelFuture.sync().channel();
log.debug("{}", channel);
new Thread(()->{
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (true) {
String line = scanner.nextLine();
if ("q".equals(line)) {
channel.close(); // close 也是异步操作,可能 1s 之后才关闭
// log.debug("处理关闭之后的操作"); // 不能在这里善后 见下面图片中的结果,可查看 close() 和 debug 分别在哪个线程里运行
break;
}
channel.writeAndFlush(line);
}
}, "input").start();
// log.debug("处理关闭之后的操作"); // 不能在这里善后
// 获取 CloseFuture 对象, 1) 同步处理关闭, 2) 异步处理关闭
ChannelFuture closeFuture = channel.closeFuture();
/*log.debug("waiting close...");
closeFuture.sync(); // 让当前线程阻塞,同步处理关闭
log.debug("处理关闭之后的操作");*/
closeFuture.addListener(new ChannelFutureListener() {
@Override
// 谁去关闭channel就会调用operationComplete
public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
log.debug("处理关闭之后的操作");
// 让 NioEventLoopGroup 优雅的停下来
group.shutdownGracefully();
}
});
}
}
ch.pipeline().addLast(new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG));
需要配日志,如下图:
演示:
两个线程先后不能保证,所以就不能完全保证善后处理一定在 close() 后面。
有些同学看到这里会有疑问:为什么不在一个线程中去执行建立连接、去执行关闭 channel,那样不是也可以吗?非要用这么复杂的异步方式:比如一个线程发起建立连接,另一个线程去真正建立连接
还有同学会笼统地回答,因为 netty 异步方式用了多线程、多线程就效率高。其实这些认识都比较片面,多线程和异步所提升的效率并不是所认为的
异步真正能提升的是IO密集型的server的吞吐量
思考下面的场景,4 个医生给人看病,每个病人花费 20 分钟,而且医生看病的过程中是以病人为单位的,一个病人看完了,才能看下一个病人。假设病人源源不断地来,可以计算一下 4 个医生一天工作 8 小时,处理的病人总数是:4 * 8 * 3 = 96
经研究发现,看病可以细分为四个步骤,经拆分后每个步骤需要 5 分钟,如下
因此可以做如下优化,只有一开始,医生 2、3、4 分别要等待 5、10、15 分钟才能执行工作,但只要后续病人源源不断地来,他们就能够满负荷工作,并且处理病人的能力提高到了 4 * 8 * 12
效率几乎是原来的四倍
要点
在异步处理时,经常用到这两个接口
首先要说明 netty 中的 Future 与 jdk 中的 Future 同名,但是是两个接口,netty 的 Future 继承自 jdk 的 Future,而 Promise 又对 netty Future 进行了扩展
功能/名称 | jdk Future | netty Future | Promise |
---|---|---|---|
cancel | 取消任务 | - | - |
isCanceled | 任务是否取消 | - | - |
isDone | 任务是否完成,不能区分成功失败 | - | - |
get | 获取任务结果,阻塞等待 | - | - |
getNow | - | 获取任务结果,非阻塞,还未产生结果时返回 null | - |
await | - | 等待任务结束,如果任务失败,await 不会抛异常,而是通过 isSuccess 判断 | - |
sync | - | 同步阻塞,不获取任务结果,等待任务结束,如果任务失败,抛出异常 | - |
isSuccess | - | 判断任务是否成功 | - |
cause | - | 获取失败信息(获取异常信息),非阻塞,如果没有失败,返回null | - |
addLinstener | - | 添加回调,异步接收结果 | - |
setSuccess | - | - | 设置成功结果 |
setFailure | - | - | 设置失败结果 |
测试JDK中的Future
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.*;
@Slf4j
public class TestJdkFuture {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
// 1. 线程池(JDK中的 Future 通常是配合线程池一起使用的)
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2);
// 2. 提交任务
Future<Integer> future = service.submit(new Callable<Integer>() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
log.debug("执行计算");
Thread.sleep(1000);
return 50;
}
});
// 3. 主线程通过 future 来获取结果
log.debug("等待结果");
log.debug("结果是 {}", future.get());
}
}
测试TestNettyFuture:
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelFutureListener;
import io.netty.channel.EventLoop;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.util.concurrent.Future;
import io.netty.util.concurrent.GenericFutureListener;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
@Slf4j
public class TestNettyFuture {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
// netty 中的线程池 NioEventLoop 就有一个线程,是一个单线程的线程池
NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
EventLoop eventLoop = group.next();
Future<Integer> future = eventLoop.submit(new Callable<Integer>() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
log.debug("执行计算");
Thread.sleep(1000);
return 70;
}
});
log.debug("等待结果");
log.debug("结果是 {}", future.get()); // 同步获取结果
/*future.addListener(new GenericFutureListener>(){
@Override
public void operationComplete(Future super Integer> future) throws Exception {
log.debug("接收结果:{}", future.getNow());
}
});*/
}
}
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelFutureListener;
import io.netty.channel.EventLoop;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.util.concurrent.Future;
import io.netty.util.concurrent.GenericFutureListener;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
@Slf4j
public class TestNettyFuture {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
// netty 中的线程池 NioEventLoop 就有一个线程,是一个单线程的线程池
NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
EventLoop eventLoop = group.next();
Future<Integer> future = eventLoop.submit(new Callable<Integer>() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
log.debug("执行计算");
Thread.sleep(1000);
return 70;
}
});
// log.debug("等待结果");
// log.debug("结果是 {}", future.get()); // 同步获取结果
future.addListener(new GenericFutureListener<Future<? super Integer>>(){ // 异步获取结果
@Override
public void operationComplete(Future<? super Integer> future) throws Exception {
log.debug("接收结果:{}", future.getNow()); // getNow 表示立即获取结果,此刻回调方法都已经执行了,肯定有结果
}
});
}
}
测试TestNettyPromise:(Promise作为多个线程之间通信的容器,可以解决回调地狱问题)
import io.netty.channel.EventLoop;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.util.concurrent.DefaultPromise;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
@Slf4j
public class TestNettyPromise {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
// 1. 准备 EventLoop 对象
EventLoop eventLoop = new NioEventLoopGroup().next();
// 2. 可以主动创建 promise, 结果容器, 默认实现 DefaultPromise
DefaultPromise<Integer> promise = new DefaultPromise<>(eventLoop);
new Thread(() -> {
// 3. 任意一个线程执行计算,计算完毕后向 promise 填充结果
log.debug("开始计算...");
try {
// int i = 1 / 0;
Thread.sleep(1000);
promise.setSuccess(80);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
promise.setFailure(e); // 容器内填充异常
}
}).start();
// 4. 接收结果的线程
log.debug("等待结果...");
log.debug("结果是: {}", promise.get());
}
}
同步处理任务成功
DefaultEventLoop eventExecutors = new DefaultEventLoop();
DefaultPromise<Integer> promise = new DefaultPromise<>(eventExecutors);
eventExecutors.execute(()->{
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.debug("set success, {}",10);
promise.setSuccess(10);
});
log.debug("start...");
log.debug("{}",promise.getNow()); // 还没有结果
log.debug("{}",promise.get());
输出
11:51:53 [DEBUG] [main] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - start...
11:51:53 [DEBUG] [main] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - null
11:51:54 [DEBUG] [defaultEventLoop-1-1] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - set success, 10
11:51:54 [DEBUG] [main] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - 10
异步处理任务成功
DefaultEventLoop eventExecutors = new DefaultEventLoop();
DefaultPromise<Integer> promise = new DefaultPromise<>(eventExecutors);
// 设置回调,异步接收结果
promise.addListener(future -> {
// 这里的 future 就是上面的 promise
log.debug("{}",future.getNow());
});
// 等待 1000 后设置成功结果
eventExecutors.execute(()->{
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.debug("set success, {}",10);
promise.setSuccess(10);
});
log.debug("start...");
输出
11:49:30 [DEBUG] [main] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - start...
11:49:31 [DEBUG] [defaultEventLoop-1-1] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - set success, 10
11:49:31 [DEBUG] [defaultEventLoop-1-1] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - 10
同步处理任务失败 - sync & get
DefaultEventLoop eventExecutors = new DefaultEventLoop();
DefaultPromise<Integer> promise = new DefaultPromise<>(eventExecutors);
eventExecutors.execute(() -> {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
RuntimeException e = new RuntimeException("error...");
log.debug("set failure, {}", e.toString());
promise.setFailure(e);
});
log.debug("start...");
log.debug("{}", promise.getNow());
promise.get(); // sync() 也会出现异常,只是 get 会再用 ExecutionException 包一层异常
输出
12:11:07 [DEBUG] [main] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - start...
12:11:07 [DEBUG] [main] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - null
12:11:08 [DEBUG] [defaultEventLoop-1-1] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - set failure, java.lang.RuntimeException: error...
Exception in thread "main" java.util.concurrent.ExecutionException: java.lang.RuntimeException: error...
at io.netty.util.concurrent.AbstractFuture.get(AbstractFuture.java:41)
at com.itcast.oio.DefaultPromiseTest2.main(DefaultPromiseTest2.java:34)
Caused by: java.lang.RuntimeException: error...
at com.itcast.oio.DefaultPromiseTest2.lambda$main$0(DefaultPromiseTest2.java:27)
at io.netty.channel.DefaultEventLoop.run(DefaultEventLoop.java:54)
at io.netty.util.concurrent.SingleThreadEventExecutor$5.run(SingleThreadEventExecutor.java:918)
at io.netty.util.internal.ThreadExecutorMap$2.run(ThreadExecutorMap.java:74)
at io.netty.util.concurrent.FastThreadLocalRunnable.run(FastThreadLocalRunnable.java:30)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
同步处理任务失败 - await
DefaultEventLoop eventExecutors = new DefaultEventLoop();
DefaultPromise<Integer> promise = new DefaultPromise<>(eventExecutors);
eventExecutors.execute(() -> {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
RuntimeException e = new RuntimeException("error...");
log.debug("set failure, {}", e.toString());
promise.setFailure(e);
});
log.debug("start...");
log.debug("{}", promise.getNow());
promise.await(); // 与 sync 和 get 区别在于,不会抛异常
log.debug("result {}", (promise.isSuccess() ? promise.getNow() : promise.cause()).toString());
输出
12:18:53 [DEBUG] [main] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - start...
12:18:53 [DEBUG] [main] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - null
12:18:54 [DEBUG] [defaultEventLoop-1-1] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - set failure, java.lang.RuntimeException: error...
12:18:54 [DEBUG] [main] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - result java.lang.RuntimeException: error...
异步处理任务失败
DefaultEventLoop eventExecutors = new DefaultEventLoop();
DefaultPromise<Integer> promise = new DefaultPromise<>(eventExecutors);
promise.addListener(future -> {
log.debug("result {}", (promise.isSuccess() ? promise.getNow() : promise.cause()).toString());
});
eventExecutors.execute(() -> {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
RuntimeException e = new RuntimeException("error...");
log.debug("set failure, {}", e.toString());
promise.setFailure(e);
});
log.debug("start...");
输出
12:04:57 [DEBUG] [main] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - start...
12:04:58 [DEBUG] [defaultEventLoop-1-1] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - set failure, java.lang.RuntimeException: error...
12:04:58 [DEBUG] [defaultEventLoop-1-1] c.i.o.DefaultPromiseTest2 - result java.lang.RuntimeException: error...
await 死锁检查
DefaultEventLoop eventExecutors = new DefaultEventLoop();
DefaultPromise<Integer> promise = new DefaultPromise<>(eventExecutors);
eventExecutors.submit(()->{
System.out.println("1");
try {
promise.await();
// 注意不能仅捕获 InterruptedException 异常
// 否则 死锁检查抛出的 BlockingOperationException 会继续向上传播
// 而提交的任务会被包装为 PromiseTask,它的 run 方法中会 catch 所有异常然后设置为 Promise 的失败结果而不会抛出
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("2");
});
eventExecutors.submit(()->{
System.out.println("3");
try {
promise.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("4");
});
输出
1
2
3
4
io.netty.util.concurrent.BlockingOperationException: DefaultPromise@47499c2a(incomplete)
at io.netty.util.concurrent.DefaultPromise.checkDeadLock(DefaultPromise.java:384)
at io.netty.util.concurrent.DefaultPromise.await(DefaultPromise.java:212)
at com.itcast.oio.DefaultPromiseTest.lambda$main$0(DefaultPromiseTest.java:27)
at io.netty.util.concurrent.PromiseTask$RunnableAdapter.call(PromiseTask.java:38)
at io.netty.util.concurrent.PromiseTask.run(PromiseTask.java:73)
at io.netty.channel.DefaultEventLoop.run(DefaultEventLoop.java:54)
at io.netty.util.concurrent.SingleThreadEventExecutor$5.run(SingleThreadEventExecutor.java:918)
at io.netty.util.internal.ThreadExecutorMap$2.run(ThreadExecutorMap.java:74)
at io.netty.util.concurrent.FastThreadLocalRunnable.run(FastThreadLocalRunnable.java:30)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
io.netty.util.concurrent.BlockingOperationException: DefaultPromise@47499c2a(incomplete)
at io.netty.util.concurrent.DefaultPromise.checkDeadLock(DefaultPromise.java:384)
at io.netty.util.concurrent.DefaultPromise.await(DefaultPromise.java:212)
at com.itcast.oio.DefaultPromiseTest.lambda$main$1(DefaultPromiseTest.java:36)
at io.netty.util.concurrent.PromiseTask$RunnableAdapter.call(PromiseTask.java:38)
at io.netty.util.concurrent.PromiseTask.run(PromiseTask.java:73)
at io.netty.channel.DefaultEventLoop.run(DefaultEventLoop.java:54)
at io.netty.util.concurrent.SingleThreadEventExecutor$5.run(SingleThreadEventExecutor.java:918)
at io.netty.util.internal.ThreadExecutorMap$2.run(ThreadExecutorMap.java:74)
at io.netty.util.concurrent.FastThreadLocalRunnable.run(FastThreadLocalRunnable.java:30)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
ChannelHandler
用来处理 Channel 上的各种事件,分为入站、出站两种。所有 ChannelHandler 被连成一串,就是 Pipeline
ChannelInboundHandlerAdapter
的子类,主要用来读取客户端数据,写回结果ChannelOutboundHandlerAdapter
的子类,主要对写回结果进行加工打个比喻,每个 Channel 是一个产品的加工车间,Pipeline 是车间中的流水线,ChannelHandler 就是流水线上的各道工序,而后面要讲的 ByteBuf 是原材料,经过很多工序的加工:先经过一道道入站工序,再经过一道道出站工序最终变成产品
先搞清楚顺序,服务端
new ServerBootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup())
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) {
ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter(){
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
System.out.println(1);
ctx.fireChannelRead(msg); // 1
}
});
ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter(){
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
System.out.println(2);
ctx.fireChannelRead(msg); // 2
}
});
ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter(){
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
System.out.println(3);
ctx.channel().write(msg); // 3
}
});
ch.pipeline().addLast(new ChannelOutboundHandlerAdapter(){
@Override
public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg,
ChannelPromise promise) {
System.out.println(4);
ctx.write(msg, promise); // 4
}
});
ch.pipeline().addLast(new ChannelOutboundHandlerAdapter(){
@Override
public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg,
ChannelPromise promise) {
System.out.println(5);
ctx.write(msg, promise); // 5
}
});
ch.pipeline().addLast(new ChannelOutboundHandlerAdapter(){
@Override
public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg,
ChannelPromise promise) {
System.out.println(6);
ctx.write(msg, promise); // 6
}
});
}
})
.bind(8080);
客户端
new Bootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup())
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<Channel>() {
@Override
protected void initChannel(Channel ch) {
ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
}
})
.connect("127.0.0.1", 8080)
.addListener((ChannelFutureListener) future -> {
future.channel().writeAndFlush("hello,world");
});
服务器端打印:
1
2
3
6
5
4
可以看到,ChannelInboundHandlerAdapter 是按照 addLast 的顺序执行的,而 ChannelOutboundHandlerAdapter 是按照 addLast 的逆序执行的。ChannelPipeline 的实现是一个 ChannelHandlerContext(包装了 ChannelHandler) 组成的双向链表
图1 - 服务端 pipeline 触发的原始流程,图中数字代表了处理步骤的先后次序
(演示入站)服务端完整代码:
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
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 lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.nio.charset.Charset;
@Slf4j
public class TestPipeline {
public static void main(String[] args) {
new ServerBootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup())
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
// 1. 通过 channel 拿到 pipeline
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
// 2. 往后添加处理器(是一个双向链表) head -> h1 -> h2 -> h4 -> h3 -> h5 -> h6 -> tail (head 和 tail 是由Netty帮忙创建的)
pipeline.addLast("h1", new ChannelInboundHandlerAdapter(){ // 添加入站处理器
@Override // 第一个拿到的 msg 是最原始的 ByteBuf
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
log.debug("1");
// 将 ByteBuf 转换为字符串
String name = ((ByteBuf) msg).toString(Charset.defaultCharset());
super.channelRead(ctx, name); // 调用 pipeline 中的下一个 handler 并向下传递解析好的数据
}
});
pipeline.addLast("h2", new ChannelInboundHandlerAdapter(){
@Override // Object name 是上一级传下来的,这次是字符串
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object name) throws Exception {
log.debug("2");
Student student = new Student((String) name);
super.channelRead(ctx, student); // 将数据传递给下个 handler,如果不调用 channelRead,调用链会断开 或者调用内部实现 ctx.fireChannelRead(student);
}
});
pipeline.addLast("h3", new ChannelInboundHandlerAdapter(){
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
log.debug("3, 结果{}, class{}", msg, msg.getClass());
// 到这里已经没有了入站处理器,不用调函数 channelRead
// channelRead
ctx.writeAndFlush(ctx.alloc().buffer().writeBytes("server...".getBytes()));
// 向 channel 中写入数据才会触发出站处理器(入站是从head开始,出站是从tail开始)
ch.writeAndFlush(ctx.alloc().buffer().writeBytes("server...".getBytes()));
}
});
pipeline.addLast("h4", new ChannelOutboundHandlerAdapter(){ // 出站处理器
@Override
public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) throws Exception {
log.debug("4");
super.write(ctx, msg, promise);
}
});
pipeline.addLast("h5", new ChannelOutboundHandlerAdapter(){
@Override
public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) throws Exception {
log.debug("5");
super.write(ctx, msg, promise);
}
});
pipeline.addLast("h6", new ChannelOutboundHandlerAdapter(){
@Override
public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) throws Exception {
log.debug("6");
super.write(ctx, msg, promise);
}
});
}
})
.bind(8080);
}
@Data
@AllArgsConstructor
static class Student {
private String name;
}
}
客户端完整代码:
import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelFutureListener;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
import io.netty.handler.logging.LogLevel;
import io.netty.handler.logging.LoggingHandler;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.util.Scanner;
@Slf4j
public class CloseFutureClient {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
ChannelFuture channelFuture = new Bootstrap()
.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override // 在连接建立后被调用
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
// ch.pipeline().addLast(new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG));
ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
}
})
.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
System.out.println(channelFuture.getClass());
Channel channel = channelFuture.sync().channel();
log.debug("{}", channel);
new Thread(()->{
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (true) {
String line = scanner.nextLine();
if ("q".equals(line)) {
channel.close(); // close 异步操作 1s 之后
// log.debug("处理关闭之后的操作"); // 不能在这里善后
break;
}
channel.writeAndFlush(line);
}
}, "input").start();
// 获取 CloseFuture 对象, 1) 同步处理关闭, 2) 异步处理关闭
ChannelFuture closeFuture = channel.closeFuture();
/*log.debug("waiting close...");
closeFuture.sync();
log.debug("处理关闭之后的操作");*/
System.out.println(closeFuture.getClass());
closeFuture.addListener((ChannelFutureListener) future -> {
log.debug("处理关闭之后的操作");
group.shutdownGracefully();
});
}
}
测试TestEmbeddedChannel(调试工具),是用来调试测试Handler,不用频繁的启动服务端和客户端:
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.ByteBufAllocator;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.channel.ChannelOutboundHandlerAdapter;
import io.netty.channel.ChannelPromise;
import io.netty.channel.embedded.EmbeddedChannel;
import io.netty.handler.logging.LogLevel;
import io.netty.handler.logging.LoggingHandler;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.nio.charset.Charset;
@Slf4j
public class TestEmbeddedChannel {
public static void main(String[] args) {
ChannelInboundHandlerAdapter h1 = new ChannelInboundHandlerAdapter() {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
log.debug("1");
super.channelRead(ctx, msg);
}
};
ChannelInboundHandlerAdapter h2 = new ChannelInboundHandlerAdapter() {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
log.debug("2");
super.channelRead(ctx, msg);
}
};
ChannelOutboundHandlerAdapter h3 = new ChannelOutboundHandlerAdapter() {
@Override
public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) throws Exception {
log.debug("3");
super.write(ctx, msg, promise);
}
};
ChannelOutboundHandlerAdapter h4 = new ChannelOutboundHandlerAdapter() {
@Override
public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) throws Exception {
log.debug("4");
super.write(ctx, msg, promise);
}
};
EmbeddedChannel channel = new EmbeddedChannel(h1, h2, h3, h4);
// 模拟入站操作
channel.writeInbound(ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer().writeBytes("hello".getBytes()));
// 模拟出站操作
channel.writeOutbound(ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer().writeBytes("world".getBytes()));
}
}
是对字节数据的封装(是对NIO中的ByteBuffer的增强)
讲课逻辑和编写逻辑是一样的,group,channel、sync、Future、Promise、close,然后讲处理器业务pipline、in\outbound、
ByteBuf buffer = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer(10); // 支持动态扩容
log(buffer);
上面代码创建了一个默认的 ByteBuf(池化基于直接内存的 ByteBuf),初始容量是 10
输出
read index:0 write index:0 capacity:10
其中 log 方法参考如下
private static void log(ByteBuf buffer) {
int length = buffer.readableBytes();
int rows = length / 16 + (length % 15 == 0 ? 0 : 1) + 4;
StringBuilder buf = new StringBuilder(rows * 80 * 2)
.append("read index:").append(buffer.readerIndex())
.append(" write index:").append(buffer.writerIndex())
.append(" capacity:").append(buffer.capacity())
.append(NEWLINE);
appendPrettyHexDump(buf, buffer);
System.out.println(buf.toString());
}
测试扩容:
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.ByteBufAllocator;
import static io.netty.buffer.ByteBufUtil.appendPrettyHexDump;
import static io.netty.util.internal.StringUtil.NEWLINE;
public class TestByteBuf {
public static void main(String[] args) {
ByteBuf buf = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();
System.out.println(buf.getClass());
System.out.println(buf.maxCapacity());
System.out.println(buf);
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 300; i++) {
sb.append("a");
}
buf.writeBytes(sb.toString().getBytes());
System.out.println(buf);
}
}
新增调试工具:
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.ByteBufAllocator;
import static io.netty.buffer.ByteBufUtil.appendPrettyHexDump;
import static io.netty.util.internal.StringUtil.NEWLINE;
public class TestByteBuf {
public static void main(String[] args) {
ByteBuf buf = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();
System.out.println(buf.getClass());
System.out.println(buf.maxCapacity());
log(buf);
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 300; i++) {
sb.append("a");
}
buf.writeBytes(sb.toString().getBytes());
log(buf);
}
public static void log(ByteBuf buffer) {
int length = buffer.readableBytes();
int rows = length / 16 + (length % 15 == 0 ? 0 : 1) + 4;
StringBuilder buf = new StringBuilder(rows * 80 * 2)
.append("read index:").append(buffer.readerIndex())
.append(" write index:").append(buffer.writerIndex())
.append(" capacity:").append(buffer.capacity())
.append(NEWLINE);
appendPrettyHexDump(buf, buffer);
System.out.println(buf.toString());
}
}
结果:
class io.netty.buffer.PooledUnsafeDirectByteBuf
2147483647
read index:0 write index:0 capacity:256
read index:0 write index:32 capacity:256
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 |aaaaaaaaaaaaaaaa|
|00000010| 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 |aaaaaaaaaaaaaaaa|
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
Process finished with exit code 0
可以使用下面的代码来创建池化基于堆的 ByteBuf
- 堆内存的分配效率比较高,而读写效率比较低,GC,搬迁复制对象
- 直接内存的分配效率比较低,而读写效率比较高,系统和Java访问的是同一块内存
ByteBuf buffer = ByteBufAllocator.DEFAULT.heapBuffer(10);
也可以使用下面的代码来创建池化基于直接内存的 ByteBuf
ByteBuf buffer = ByteBufAllocator.DEFAULT.directBuffer(10);
Netty 中的ByteBuf支持一种池化管理,就是对创建比较慢的资源可以用池的观点优化(预先创建好,享元模式)。
池化的最大意义在于可以重用 ByteBuf,优点有
池化功能是否开启,可以通过下面的系统环境变量来设置(默认开启)或者作为VM的参数
-Dio.netty.allocator.type={unpooled|pooled}
ByteBuf buf = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();
ByteBuf buf = ByteBufAllocator.DEFAULT.heapBuffer();
ByteBuf 由四部分组成
容量和最大容量,保证了按需索取的原则,可以进行动态扩容。
最开始读写指针都在 0 位置,双指针的好处就是,在读写时不用切换读写模式,比较方便,NIO中的ByteBuffer只有一个指针 position,需要频繁的切换读写模式。
方法列表,省略一些不重要的方法
方法签名 | 含义 | 备注 |
---|---|---|
writeBoolean(boolean value) | 写入 boolean 值 | 用一字节 01|00 分别代表 true|false |
writeByte(int value) | 写入 byte 值 | |
writeShort(int value) | 写入 short 值 | |
writeInt(int value) | 写入 int 值 | Big Endian(大端写入),即 0x250,写入后 00 00 02 50 |
writeIntLE(int value) | 写入 int 值 | Little Endian(小段写入),即 0x250,写入后 50 02 00 00 |
writeLong(long value) | 写入 long 值 | |
writeChar(int value) | 写入 char 值 | |
writeFloat(float value) | 写入 float 值 | |
writeDouble(double value) | 写入 double 值 | |
writeBytes(ByteBuf src) | 写入 netty 的 ByteBuf | |
writeBytes(byte[] src) | 写入 byte[] | |
writeBytes(ByteBuffer src) | 写入 nio 的 ByteBuffer | |
int writeCharSequence(CharSequence sequence, Charset charset) | 写入字符串 |
注意
- 这些方法的未指明返回值的,其返回值都是 ByteBuf,意味着可以链式调用
- 网络传输,默认习惯是 Big Endian
先写入 4 个字节
buffer.writeBytes(new byte[]{1, 2, 3, 4});
log(buffer);
结果是
read index:0 write index:4 capacity:10
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 01 02 03 04 |.... |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
再写入一个 int 整数,也是 4 个字节
buffer.writeInt(5);
log(buffer);
结果是
read index:0 write index:8 capacity:10
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 01 02 03 04 00 00 00 05 |........ |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
还有一类方法是 set 开头的一系列方法,也可以写入数据,但不会改变写指针位置
再写入一个 int 整数时,容量不够了(初始容量是 10),这时会引发扩容
buffer.writeInt(6);
log(buffer);
扩容规则是(先等差再等比)
结果是
read index:0 write index:12 capacity:16
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 01 02 03 04 00 00 00 05 00 00 00 06 |............ |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
例如读了 4 次,每次一个字节
System.out.println(buffer.readByte());
System.out.println(buffer.readByte());
System.out.println(buffer.readByte());
System.out.println(buffer.readByte());
log(buffer);
读过的内容,就属于废弃部分了,再读只能读那些尚未读取的部分,log 只打印剩余的部分,读过得给废弃掉。
1
2
3
4
read index:4 write index:12 capacity:16
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 00 00 00 05 00 00 00 06 |........ |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
如果需要重复读取 int 整数 5,怎么办?
可以在 read 前先做个标记 mark
buffer.markReaderIndex();
System.out.println(buffer.readInt());
log(buffer);
结果
5
read index:8 write index:12 capacity:16
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 00 00 00 06 |.... |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
这时要重复读取的话,重置到标记位置 reset
buffer.resetReaderIndex();
log(buffer);
这时
read index:4 write index:12 capacity:16
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 00 00 00 05 00 00 00 06 |........ |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
还有种办法是采用 get 开头的一系列方法,这些方法不会改变 read index
由于 Netty 中有堆外内存的 ByteBuf 实现,堆外内存最好是手动来释放,而不是等 GC 垃圾回收。
回收内存的源码实现,请关注下面方法的不同实现
protected abstract void deallocate()
Netty 这里采用了引用计数法来控制回收内存,每个 ByteBuf 都实现了 ReferenceCounted
接口(提供了通用的方法来回收内存,TODO查看ReferenceCounted的源码)
谁来负责 release 呢?
不是我们想象的(一般情况下)
ByteBuf buf = ...
try {
...
} finally {
buf.release();
}
请思考,因为 pipeline 的存在,一般需要将 ByteBuf 传递给下一个 ChannelHandler,如果在 finally 中 release 了,就失去了传递性(当然,如果在这个 ChannelHandler 内这个 ByteBuf 已完成了它的使命,那么便无须再传递)
基本规则是,谁是最后使用者,谁负责 release,如果一直穿到最后,就由head或者tail来release,详细分析如下
io.netty.channel.nio.AbstractNioByteChannel.NioByteUnsafe#read
方法中首次创建 ByteBuf 放入 pipeline(line 163 pipeline.fireChannelRead(byteBuf)
ctx.fireChannelRead(msg)
向后传递,这时无须 releasectx.fireChannelRead(msg)
向后传递,那么也必须 release(TODO查看 DefaultChannelPipeline 源码 TailContext 中的 channelRead 方法可以看到 release 的最终释放,HeadContext 中的 channelWrite 方法可以看到 release 的最终释放)
TailContext 释放未处理消息逻辑
// io.netty.channel.DefaultChannelPipeline#onUnhandledInboundMessage(java.lang.Object)
protected void onUnhandledInboundMessage(Object msg) {
try {
logger.debug(
"Discarded inbound message {} that reached at the tail of the pipeline. " +
"Please check your pipeline configuration.", msg);
} finally {
ReferenceCountUtil.release(msg);
}
}
具体代码
// io.netty.util.ReferenceCountUtil#release(java.lang.Object)
public static boolean release(Object msg) {
if (msg instanceof ReferenceCounted) {
return ((ReferenceCounted) msg).release();
}
return false;
}
(前面讲的零拷贝指的是由文件 Channel 向 ScoketChannel 传输数据的时候,可以不经过Java内存直接从文件走到Scoket网络设备,从此减少了数据的复制)
【零拷贝】的体现之一,对原始 ByteBuf 进行切片成多个 ByteBuf,切片后的 ByteBuf 并没有发生内存复制,还是使用原始 ByteBuf 的内存,切片后的 ByteBuf 维护独立的 read,write 指针
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.ByteBufAllocator;
import static cn.itcast.netty.c4.TestByteBuf.log;
public class TestSlice {
public static void main(String[] args) {
ByteBuf buf = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer(10);
buf.writeBytes(new byte[]{'a','b','c','d','e','f','g','h','i','j'});
log(buf);
// 在切片过程中,没有发生数据复制
ByteBuf f1 = buf.slice(0, 5);
f1.retain(); // 让引用计数加一
// 'a','b','c','d','e', 'x'
ByteBuf f2 = buf.slice(5, 5);
f2.retain(); // 让引用计数加一
log(f1);
log(f2);
// 向切片中再写入数据
// f1.writeByte('x'); // 报错 java.lang.IndexOutOfBoundsException
// 修改 f1 中的值
System.out.println("=============");
f1.setByte(0, 'b');
log(f1);
log(buf);
System.out.println("释放原有 byteBuf 内存");
buf.release(); // 让 buf 的引用计数减一,并没有释放掉f1和f2内存
log(f1); // 同一块内存,导致无法使用,加了 f1.retain(); 使得引用计数没有减到 0 还可以使用
f1.release();
f2.release();
}
}
结果:
read index:0 write index:10 capacity:10
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 61 62 63 64 65 66 67 68 69 6a |abcdefghij |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
read index:0 write index:5 capacity:5
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 61 62 63 64 65 |abcde |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
read index:0 write index:5 capacity:5
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 66 67 68 69 6a |fghij |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
=============
read index:0 write index:5 capacity:5
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 62 62 63 64 65 |bbcde |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
read index:0 write index:10 capacity:10
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 62 62 63 64 65 66 67 68 69 6a |bbcdefghij |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
释放原有 byteBuf 内存
read index:0 write index:5 capacity:5
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 62 62 63 64 65 |bbcde |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
Process finished with exit code 0
例,原始 ByteBuf 进行一些初始操作
ByteBuf origin = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer(10);
origin.writeBytes(new byte[]{1, 2, 3, 4});
origin.readByte();
System.out.println(ByteBufUtil.prettyHexDump(origin));
输出
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 02 03 04 |... |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
这时调用 slice 进行切片,无参 slice 是从原始 ByteBuf 的 read index 到 write index 之间的内容进行切片,切片后的 max capacity 被固定为这个区间的大小,因此不能追加 write
ByteBuf slice = origin.slice();
System.out.println(ByteBufUtil.prettyHexDump(slice));
// slice.writeByte(5); 如果执行,会报 IndexOutOfBoundsException 异常
输出
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 02 03 04 |... |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
如果原始 ByteBuf 再次读操作(又读了一个字节)
origin.readByte();
System.out.println(ByteBufUtil.prettyHexDump(origin));
输出
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 03 04 |.. |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
这时的 slice 不受影响,因为它有独立的读写指针
System.out.println(ByteBufUtil.prettyHexDump(slice));
输出
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 02 03 04 |... |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
如果 slice 的内容发生了更改
slice.setByte(2, 5);
System.out.println(ByteBufUtil.prettyHexDump(slice));
输出
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 02 03 05 |... |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
这时,原始 ByteBuf 也会受影响,因为底层都是同一块内存
System.out.println(ByteBufUtil.prettyHexDump(origin));
输出
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 03 05 |.. |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
【零拷贝】的体现之一,就好比截取了原始 ByteBuf 所有内容,并且没有 max capacity 的限制,也是与原始 ByteBuf 使用同一块底层内存,只是读写指针是独立的
会将底层内存数据进行深拷贝,因此无论读写,都与原始 ByteBuf 无关
【零拷贝】的体现之一,可以将多个 ByteBuf 合并为一个逻辑上的 ByteBuf,避免拷贝
有两个 ByteBuf 如下
ByteBuf buf1 = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer(5);
buf1.writeBytes(new byte[]{1, 2, 3, 4, 5});
ByteBuf buf2 = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer(5);
buf2.writeBytes(new byte[]{6, 7, 8, 9, 10});
System.out.println(ByteBufUtil.prettyHexDump(buf1));
System.out.println(ByteBufUtil.prettyHexDump(buf2));
输出
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 01 02 03 04 05 |..... |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 06 07 08 09 0a |..... |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
现在需要一个新的 ByteBuf,内容来自于刚才的 buf1 和 buf2,如何实现?
方法1:
ByteBuf buf3 = ByteBufAllocator.DEFAULT
.buffer(buf1.readableBytes()+buf2.readableBytes());
buf3.writeBytes(buf1); // writeBytes 会发生数据的复制
buf3.writeBytes(buf2);
System.out.println(ByteBufUtil.prettyHexDump(buf3));
结果
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0a |.......... |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
这种方法好不好?回答是不太好,因为进行了数据的内存复制操作
方法2:
CompositeByteBuf buf3 = ByteBufAllocator.DEFAULT.compositeBuffer();
// true 表示增加新的 ByteBuf 自动递增 write index, 否则 write index 会始终为 0
buf3.addComponents(true, buf1, buf2);
结果是一样的(逻辑上合并)
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0a |.......... |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
CompositeByteBuf 是一个组合的 ByteBuf,它内部维护了一个 Component 数组,每个 Component 管理一个 ByteBuf,记录了这个 ByteBuf 相对于整体偏移量等信息,代表着整体中某一段的数据。
Unpooled 是一个工具类,类如其名,提供了非池化的 ByteBuf 创建、组合、复制等操作
这里仅介绍其跟【零拷贝】相关的 wrappedBuffer 方法,可以用来包装 ByteBuf
ByteBuf buf1 = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer(5);
buf1.writeBytes(new byte[]{1, 2, 3, 4, 5});
ByteBuf buf2 = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer(5);
buf2.writeBytes(new byte[]{6, 7, 8, 9, 10});
// 当包装 ByteBuf 个数超过一个时, 底层使用了 CompositeByteBuf
ByteBuf buf3 = Unpooled.wrappedBuffer(buf1, buf2);
System.out.println(ByteBufUtil.prettyHexDump(buf3));
输出
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0a |.......... |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
也可以用来包装普通字节数组,底层也不会有拷贝操作
ByteBuf buf4 = Unpooled.wrappedBuffer(new byte[]{1, 2, 3}, new byte[]{4, 5, 6});
System.out.println(buf4.getClass());
System.out.println(ByteBufUtil.prettyHexDump(buf4));
输出
class io.netty.buffer.CompositeByteBuf
+-------------------------------------------------+
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实现一个 echo server
编写 server
new ServerBootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup())
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) {
ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter(){
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
ByteBuf buffer = (ByteBuf) msg;
System.out.println(buffer.toString(Charset.defaultCharset()));
// 建议使用 ctx.alloc() 创建 ByteBuf
ByteBuf response = ctx.alloc().buffer();
response.writeBytes(buffer);
ctx.writeAndFlush(response);
// 思考:需要释放 buffer 吗
// 思考:需要释放 response 吗
}
});
}
}).bind(8080);
编写 client
NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
Channel channel = new Bootstrap()
.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
ByteBuf buffer = (ByteBuf) msg;
System.out.println(buffer.toString(Charset.defaultCharset()));
// 思考:需要释放 buffer 吗
}
});
}
}).connect("127.0.0.1", 8080).sync().channel();
channel.closeFuture().addListener(future -> {
group.shutdownGracefully();
});
new Thread(() -> {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (true) {
String line = scanner.nextLine();
if ("q".equals(line)) {
channel.close();
break;
}
channel.writeAndFlush(line);
}
}).start();
我最初在认识上有这样的误区,认为只有在 netty,nio 这样的多路复用 IO 模型时,读写才不会相互阻塞,才可以实现高效的双向通信,但实际上,Java Socket 是全双工的:在任意时刻,线路上存在A 到 B
和 B 到 A
的双向信号传输。即使是阻塞 IO,读和写是可以同时进行的,只要分别采用读线程和写线程即可,读不会阻塞写、写也不会阻塞读
例如
public class TestServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);
Socket s = ss.accept();
new Thread(() -> {
try {
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
while (true) {
System.out.println(reader.readLine());
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
new Thread(() -> {
try {
BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
// 例如在这个位置加入 thread 级别断点,可以发现即使不写入数据,也不妨碍前面线程读取客户端数据
for (int i = 0; i < 100; i++) {
writer.write(String.valueOf(i));
writer.newLine();
writer.flush();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
客户端
public class TestClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Socket s = new Socket("localhost", 8888);
new Thread(() -> {
try {
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
while (true) {
System.out.println(reader.readLine());
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
new Thread(() -> {
try {
BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
for (int i = 0; i < 100; i++) {
writer.write(String.valueOf(i));
writer.newLine();
writer.flush();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}