当发送“Hello，World”时，channel发生了什么？

一、Netty概述

1.Netty是什么？

Netty 是一个异步的、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。

2.Netty的地位怎么样？

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！

• Cassandra - nosql 数据库

• Spark - 大数据分布式计算框架

• Hadoop - 大数据分布式存储框架

• RocketMQ - ali 开源的消息队列

• ElasticSearch - 搜索引擎

• gRPC - rpc 框架

• Dubbo - rpc 框架

• Spring 5.x - flux api 完全抛弃了 tomcat ，使用 netty 作为服务器端

• Zookeeper - 分布式协调框架

3.Netty有哪些优势？

• Netty vs NIO，工作量大，bug 多

  • 需要自己构建协议

  • 解决 TCP 传输问题，如粘包、半包

  • epoll 空轮询导致 CPU 100%

  • 对 API 进行增强，使之更易用，如 FastThreadLocal => ThreadLocal，ByteBuf => ByteBuffer

• Netty vs 其它网络应用框架

  • Mina 由 apache 维护，将来 3.x 版本可能会有较大重构，破坏 API 向下兼容性，Netty 的开发迭代更迅速，API 更简洁、文档更优秀

  • 久经考验，16年，Netty 版本

    • 2.x 2004

    • 3.x 2008

    • 4.x 2013

    • 5.x 已废弃（没有明显的性能提升，维护成本高）

二、使用Netty实现一个简单的网络通信模型

开发一个简单的服务器端和客户端：

客户端向服务器端发送“Hello，World！”；服务器只接收并打印输出，不返回。

加依赖

    
      io.netty
      netty-all
      4.1.39.Final
    

服务器端

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)能执行那些操作（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() {
                            @Override
                            protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
                                // 6. 添加具体的 handler
                                ch.pipeline().addLast(new StringDecoder()); // 将ByteBuf 转换为字符串
                                ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter(){ // 自定义 handler
                                    @Override
                                    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
                                        // 打印上一步转换好的字符串
                                        System.out.println(msg);
                                    }
                                });
                            }
                        }
                )
                // 7.绑定监听端口
                .bind(9090);
    }
}

 代码解读

1.服务器端创建一个新的ServerBootstrap实例。ServerBootstrap是Netty中用于设置服务器端的参数并启动服务器的启动类。

2.为服务器设置一个事件循环组。NioEventLoopGroup是一个基于NIO（非阻塞I/O）的实现，用于处理I/O操作的多线程事件循环。这允许服务器处理多个并发连接。可以理解为创建一个组，组中包含多个eventLoop，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。

3.选择一个serverChannel的实现，有基于NIO的服务器端实现、OIO(阻塞IO)的服务器端实现、基于Linux的Epoll的服务器端实现等。

4.添加事件处理逻辑。

5.ChannelInitializer是一个特殊的channel处理器，用于对channel中的handler进行初始化，具体的handler添加到initChannel()方法中。可以把handler 理解为数据的处理工序。

6.数据传输都是以字节形式传输，Netty使用ByteBuf对NIO中ByteBuffer进行增强，通过StringDecode()解码成字符，传输给msg，最终打印输出。pipeline可以理解为把多道工序合在一起， 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）

7.绑定端口，用于客户端连接。

 客户端

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() {
                    @Override
                    protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
                        ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
                    }
                })
                // 5. 连接到服务器
                .connect(new InetSocketAddress("localhost",9090))
                // 6. 等待connect建立连接完毕
                .sync()
                // 7. 获取channel对象
                .channel()
                // 8. 向服务发送数据
                .writeAndFlush("hello, world");
    }
}

代码解读

1.客户端创建一个新的Bootstrap实例。Bootstrap是Netty中用于设置客户端参数并启动客户端的启动类。

2.NioEventLoopGroup，同 Server。

3.选择客户 Socket 实现类，NioSocketChannel 表示基于 NIO 的客户端实现，其它实现还有基于OIO的客户端实现、基于Linux的Epoll的客户端实现等。

4.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。

5.指定要连接的服务器和端口。

6.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。

7.获取 channel 对象，它即为通道抽象，可以进行数据读写操作。

8.写入消息并清空缓冲区。

运行结果

流程梳理