深入理解Netty及核心组件使用—上

目录

Netty的优势

为什么Netty使用NIO而不是AIO？

Netty基本组件

Bootstrap、EventLoop(Group) 、Channel

事件和 ChannelHandler、ChannelPipeline

ChannelFuture

Netty入门程序

服务端代码

客户端代码

运行结果

---

Netty的优势

1. API 使用简单，开发门槛低。

2. 功能强大，预置了多种编解码功能，支持多种主流协议。

3. 定制能力强，可以通过 ChannelHandler 对通信框架进行灵活地扩展。

4. 性能高，通过与其他业界主流的 NIO 框架对比，Netty 的综合性能最优。

5. 成熟、稳定，Netty 修复了已经发现的所有 JDK NIO BUG，业务开发人员不需要再为 NIO 的 BUG 而烦恼。

6. 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加入。

7. 经历了大规模的商业应用考验，质量得到验证。

---

为什么Netty使用NIO而不是AIO？

       Netty 不看重 Windows 上的使用，在 Linux 系统上，AIO 的底层实现仍使用 EPOLL，没有很好实现 AIO，因此在性能上没有明显的优势，而且被 JDK 封装了一层不容易深度优化。

        AIO 有个缺点是接收数据需要预先分配缓存，而不是 NIO 那种需要接收时才需要分配缓存，所以对连接数量非常大但流量小的情况,内存浪费很多。而且 Linux 上 AIO 不够成熟，处理回调结果速度跟不上处理需求。

---

Netty基本组件

Bootstrap、EventLoop(Group)、Channel

        Bootstrap 是 Netty 框架的启动类和主入口类，分为客户端类Bootstrap和服务器类ServerBootstrap两种。

        Channel 是 Java NIO 的一个基本构造。它代表一个到实体（如一个硬件设备、一个文件、一个网络套接字或者一个能够执行一个或者多个不同的 I/O 操作的程序组件）的开放连接，如读操作和写操作，目前，可以把 Channel 看作是传入（入站）或者传出（出站）数据的载体。因此，它可以被打开或者被关闭，连接或者断开连接。

       EventLoop 可以看成一个线程、EventLoopGroup 自然就可以看成线程组。

事件和 ChannelHandler、ChannelPipeline

       Netty 使用不同的事件来通知我们状态的改变或者是操作的状态。这使得我们能够基于已经发生的事件来触发适当的动作。 Netty 事件是按照它们与入站或出站数据流的相关性进行分类的。

入站数据或者相关的状态更改而触发的事件包括：

连接已被激活或者连接失活、数据读取、用户事件、错误事件。

出站事件是未来将会触发的某个动作的操作结果包括：

打开或者关闭到远程节点的连接、将数据写到或者冲刷到套接字。

       每个事件都可以被分发给 ChannelHandler 类中的某个用户实现的方法，既然事件分为入站和出站，用来处理事件的 ChannelHandler 也被分为可以处理入站事件的 Handler 和出站事件的 Handler，当然有些 Handler 既可以处理入站也可以处理出站。

       Netty提供了大量预定义的可以开箱即用的ChannelHandler实现，包括用于各种协议（如 HTTP 和 SSL/TLS）的ChannelHandler。

       基于 Netty 的网络应用程序中根据业务需求会使用 Netty 已经提供的 ChannelHandler 或者自行开发 ChannelHandler，这些 ChannelHandler 都放在 ChannelPipeline 中统一管理，事件就会在 ChannelPipeline 中流动，并被其中一个或者多个 ChannelHandler 处理。

---

ChannelFuture

        Netty 中所有的 I/O 操作都是异步的，“异步的意思就是不需要主动等待结果的返回，而是通过其他手段比如，状态通知，回调函数等”，那就是说至少我们需要一种获得异步执行结果的手段。

       JDK 预置了 interface java.util.concurrent.Future，Future 提供了一种在操作完成时通知应用程序的方式。这个对象可以看作是一个异步操作的结果的占位符，它将在未来的某个时刻完成，并提供对其结果的访问。但是其所提供的实现，只允许手动检查对应的操作是否已经完成，或者一直阻塞直到它完成。这是非常繁琐的，所以 Netty 提供了它自己的实现 ChannelFuture，用于在执行异步操作的时候使用。

       一般来说，每个 Netty 的出站 I/O 操作都将返回一个 ChannelFuture。

---

Netty入门程序

服务端代码

public class EchoServer  {
    private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(EchoServer.class);

    private final int port;

    public EchoServer(int port) {
        this.port = port;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        int port = 9999;
        EchoServer echoServer = new EchoServer(port);
        LOG.info("服务器即将启动");
        echoServer.start();
        LOG.info("服务器关闭");
    }

    public void start() throws InterruptedException {
        /*线程组*/
        EventLoopGroup group  = new NioEventLoopGroup();
        try {
            /*服务端启动必备*/
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(group)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .localAddress(new InetSocketAddress(port))
                    .childHandler(new ChannelInitializer() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new EchoServerHandler());
                        }
                    });

            /*异步绑定到服务器，sync()会阻塞到完成*/
            ChannelFuture f = b.bind().sync();
            LOG.info("服务器启动完成。");
            /*阻塞当前线程，直到服务器的ServerChannel被关闭*/
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            group.shutdownGracefully().sync();
        }
    }

}

ChannelHandler如下：

public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ByteBuf in = (ByteBuf)msg;
        System.out.println("server accept :" + in.toString(CharsetUtil.UTF_8));
        ctx.writeAndFlush(in);
    }

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("连接已建立");
        super.channelActive(ctx);
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

客户端代码

public class EchoClient {

    private final int port;
    private final String host;

    public EchoClient(int port, String host) {
        this.port = port;
        this.host = host;
    }

    public void start() throws InterruptedException {

        /*线程组*/
        EventLoopGroup group  = new NioEventLoopGroup();
        try {
            /*客户端启动必备，和服务器的不同点*/
            Bootstrap b = new Bootstrap();
            b.group(group)
                    .channel(NioSocketChannel.class)/*指定使用NIO的通信模式*/
                    /*指定服务器的IP地址和端口，和服务器的不同点*/
                    .remoteAddress(new InetSocketAddress(host,port))
                    /*和服务器的不同点*/
                    .handler(new ChannelInitializer() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new EchoClientHandler());

                        }
                    });
            /*异步连接到服务器，sync()会阻塞到完成，和服务器的不同点*/
            ChannelFuture f = b.connect().sync();
            f.channel().closeFuture().sync();/*阻塞当前线程，直到客户端的Channel被关闭*/
        } finally {
            group.shutdownGracefully().sync();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new EchoClient(9999,"127.0.0.1").start();
    }
}

ChannelHandler如下：

public class EchoClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler {

    /*读取到网络数据后进行业务处理,并关闭连接*/
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf msg) throws Exception {
        System.out.println("client Accept"+msg.toString(CharsetUtil.UTF_8));
        //关闭连接
        ///ctx.close();
    }

    /*channel活跃后，做业务处理*/
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(
                "Hello,Netty",CharsetUtil.UTF_8));
    }
}

运行结果