Netty 概述
原生 NIO 存在的问题
NIO
的类库和 API
繁杂,使用麻烦:需要熟练掌握 Selector
、ServerSocketChannel
、SocketChannel
、ByteBuffer
等。
- 需要具备其他的额外技能:要熟悉
Java
多线程编程,因为 NIO
编程涉及到 Reactor
模式,你必须对多线程和网络编程非常熟悉,才能编写出高质量的 NIO
程序。
- 开发工作量和难度都非常大:例如客户端面临断连重连、网络闪断、半包读写、失败缓存、网络拥塞和异常流的处理等等。
JDK NIO
的 Bug
:例如臭名昭著的 Epoll Bug
,它会导致 Selector
空轮询,最终导致 CPU100%
。直到 JDK1.7
版本该问题仍旧存在,没有被根本解决。
Netty 官网说明
官网:https://netty.io/
Netty is an asynchronous event-driven network application framework for rapid development of maintainable high performance protocol servers & clients.
Netty 的优点
Netty
对 JDK
自带的 NIO
的 API
进行了封装,解决了上述问题。
- 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。
- 使用方便:详细记录的
Javadoc
,用户指南和示例;没有其他依赖项,JDK5(Netty3.x)
或 6(Netty4.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。
Netty 版本说明
Netty
版本分为 Netty 3.x
和 Netty 4.x
、Netty 5.x
- 因为
Netty 5
出现重大 bug
,已经被官网废弃了,目前推荐使用的是 Netty 4.x
的稳定版本
- 目前在官网可下载的版本
Netty 3.x
、Netty 4.0.x
和 Netty 4.1.x
- 在本套课程中,我们讲解
Netty4.1.x
版本
Netty
下载地址:https://bintray.com/netty/downloads/netty/
Netty 高性能架构设计
线程模型基本介绍
- 不同的线程模式,对程序的性能有很大影响,为了搞清
Netty
线程模式,我们来系统的讲解下各个线程模式,最后看看 Netty
线程模型有什么优越性。
- 目前存在的线程模型有:传统阻塞
I/O
服务模型 和Reactor
模式
- 根据
Reactor
的数量和处理资源池线程的数量不同,有 3
种典型的实现
- 单
Reactor
单线程;
- 单
Reactor
多线程;
- 主从
Reactor
多线程
Netty
线程模式(Netty
主要基于主从 Reactor
多线程模型做了一定的改进,其中主从 Reactor
多线程模型有多个 Reactor
)
传统阻塞 I/O 服务模型
工作原理图
- 黄色的框表示对象,蓝色的框表示线程
- 白色的框表示方法(
API
)
模型特点
- 采用阻塞
IO
模式获取输入的数据
- 每个连接都需要独立的线程完成数据的输入,业务处理,数据返回
问题分析
- 当并发数很大,就会创建大量的线程,占用很大系统资源
- 连接创建后,如果当前线程暂时没有数据可读,该线程会阻塞在 Handler对象中的
read
操作,导致上面的处理线程资源浪费
Reactor 模式
针对传统阻塞 I/O 服务模型的 2 个缺点,解决方案:
基于 I/O
复用模型:多个连接共用一个阻塞对象ServiceHandler
,应用程序只需要在一个阻塞对象等待,无需阻塞等待所有连接。当某个连接有新的数据可以处理时,操作系统通知应用程序,线程从阻塞状态返回,开始进行业务处理。
Reactor
在不同书中的叫法:
反应器模式
分发者模式(Dispatcher)
通知者模式(notifier)
基于线程池复用线程资源:不必再为每个连接创建线程,将连接完成后的业务处理任务分配给线程进行处理,一个线程可以处理多个连接的业务。(解决了当并发数很大时,会创建大量线程,占用很大系统资源)
基于 I/O
复用模型:多个客户端进行连接,先把连接请求给ServiceHandler
。多个连接共用一个阻塞对象ServiceHandler
。假设,当C1连接没有数据要处理时,C1客户端只需要阻塞于ServiceHandler
,C1之前的处理线程便可以处理其他有数据的连接,不会造成线程资源的浪费。当C1连接再次有数据时,ServiceHandler
根据线程池的空闲状态,将请求分发给空闲的线程来处理C1连接的任务。(解决了线程资源浪费的那个问题)
I/O 复用结合线程池,就是 Reactor 模式基本设计思想,如图
对上图说明:
Reactor
模式,通过一个或多个输入同时传递给服务处理器(ServiceHandler)的模式(基于事件驱动)
- 服务器端程序处理传入的多个请求,并将它们同步分派到相应的处理线程,因此
Reactor
模式也叫 Dispatcher
模式
Reactor
模式使用 IO
复用监听事件,收到事件后,分发给某个线程(进程),这点就是网络服务器高并发处理关键
原先有多个Handler阻塞,现在只用一个ServiceHandler阻塞
Reactor 模式中核心组成
Reactor(也就是那个ServiceHandler)
:Reactor
在一个单独的线程中运行,负责监听和分发事件,分发给适当的处理线程来对 IO
事件做出反应。它就像公司的电话接线员,它接听来自客户的电话并将线路转移到适当的联系人;
Handlers(处理线程EventHandler)
:处理线程执行 I/O
事件要完成的实际事件,类似于客户想要与之交谈的公司中的实际官员。Reactor
通过调度适当的处理线程来响应 I/O
事件,处理程序执行非阻塞操作。
Reactor 模式分类
根据 Reactor
的数量和处理资源池线程的数量不同,有 3
种典型的实现
- 单
Reactor
单线程
- 单
Reactor
多线程
- 主从
Reactor
多线程
单 Reactor 单线程
原理图,并使用 NIO
群聊系统验证
方案说明
Select
是前面 I/O
复用模型介绍的标准网络编程 API
,可以实现应用程序通过一个阻塞对象监听多路连接请求
Reactor
对象通过 Select
监控客户端请求事件,收到事件后通过 Dispatch
进行分发
- 如果是建立连接请求事件,则由
Acceptor
通过 Accept
处理连接请求,然后创建一个 Handler
对象处理连接完成后的后续业务处理
- 如果不是建立连接事件,则
Reactor
会分发调用连接对应的 Handler
来响应
Handler
会完成 Read
→ 业务处理 → Send
的完整业务流程
结合实例:服务器端用一个线程通过多路复用搞定所有的 IO
操作(包括连接,读、写等),编码简单,清晰明了,但是如果客户端连接数量较多,将无法支撑,前面的 NIO
案例就属于这种模型。
方案优缺点分析
- 优点:模型简单,没有多线程、进程通信、竞争的问题,全部都在一个线程中完成
- 缺点:性能问题,只有一个线程,无法完全发挥多核
CPU
的性能。Handler
在处理某个连接上的业务时,整个进程无法处理其他连接事件,很容易导致性能瓶颈
- 缺点:可靠性问题,线程意外终止,或者进入死循环,会导致整个系统通信模块不可用,不能接收和处理外部消息,造成节点故障
- 使用场景:客户端的数量有限,业务处理非常快速,比如
Redis
在业务处理的时间复杂度 O(1)
的情况
单 Reactor 多线程
方案说明
Reactor
对象通过 Select
监控客户端请求事件,收到事件后,通过 Dispatch
进行分发
- 如果是建立连接请求,则由
Acceptor
通过 accept
处理连接请求,然后创建一个 Handler
对象处理完成连接后的各种事件
- 如果不是连接请求,则由
Reactor
分发调用连接对应的 handler
来处理(也就是说连接已经建立,后续客户端再来请求,那基本就是数据请求了,直接调用之前为这个连接创建好的handler来处理)
handler
只负责响应事件,不做具体的业务处理(这样不会使handler阻塞太久),通过 read
读取数据后,会分发给后面的 worker
线程池的某个线程处理业务。【业务处理是最费时的,所以将业务处理交给线程池去执行】
worker
线程池会分配独立线程完成真正的业务,并将结果返回给 handler
handler
收到响应后,通过 send
将结果返回给 client
方案优缺点分析
- 优点:可以充分的利用多核
cpu
的处理能力
- 缺点:多线程数据共享和访问比较复杂。
Reactor
承担所有的事件的监听和响应,它是单线程运行,在高并发场景容易出现性能瓶颈。也就是说Reactor
主线程承担了过多的事
主从 Reactor 多线程
工作原理图
针对单 Reactor
多线程模型中,Reactor
在单线程中运行,高并发场景下容易成为性能瓶颈,可以让 Reactor
在多线程中运行
SubReactor是可以有多个的,如果只有一个SubReactor的话那和单 Reactor 多线程
就没什么区别了。
Reactor
主线程 MainReactor
对象通过 select
监听连接事件,收到事件后,通过 Acceptor
处理连接事件
- 当
Acceptor
处理连接事件后,MainReactor
将连接分配给 SubReactor
subreactor
将连接加入到连接队列进行监听,并创建 handler
进行各种事件处理
- 当有新事件发生时,
subreactor
就会调用对应的 handler
处理
handler
通过 read
读取数据,分发给后面的 worker
线程处理
worker
线程池分配独立的 worker
线程进行业务处理,并返回结果
handler
收到响应的结果后,再通过 send
将结果返回给 client
Reactor
主线程可以对应多个 Reactor
子线程,即 MainRecator
可以关联多个 SubReactor
Scalable IO in Java 对 Multiple Reactors 的原理图解
方案优缺点说明
- 优点:父线程与子线程的数据交互简单职责明确,父线程只需要接收新连接,子线程完成后续的业务处理。
- 优点:父线程与子线程的数据交互简单,
Reactor
主线程只需要把新连接传给子线程,子线程无需返回数据。
- 缺点:编程复杂度较高
结合实例:这种模型在许多项目中广泛使用,包括 Nginx
主从 Reactor
多进程模型,Memcached
主从多线程,Netty
主从多线程模型的支持
Reactor 模式小结
3 种模式用生活案例来理解
- 单
Reactor
单线程,前台接待员和服务员是同一个人,全程为顾客服
- 单
Reactor
多线程,1
个前台接待员,多个服务员,接待员只负责接待
- 主从
Reactor
多线程,多个前台接待员,多个服务生
Reactor 模式具有如下的优点
- 响应快,不必为单个同步时间所阻塞,虽然
Reactor
本身依然是同步的(比如你第一个SubReactor阻塞了,我可以调下一个 SubReactor为客户端服务)
- 可以最大程度的避免复杂的多线程及同步问题,并且避免了多线程/进程的切换开销
- 扩展性好,可以方便的通过增加
Reactor
实例个数来充分利用 CPU
资源
- 复用性好,
Reactor
模型本身与具体事件处理逻辑无关,具有很高的复用性
Netty 模型
讲解netty的时候采用的是先写代码体验一下,再细讲里面的原理。前面看不懂的可以先不用纠结,先往后面看,后面基本都会讲清楚
工作原理示意图1 - 简单版
Netty
主要基于主从 Reactors
多线程模型(如图)做了一定的改进,其中主从 Reactor
多线程模型有多个 Reactor
对上图说明
BossGroup
线程维护 Selector
,只关注 Accecpt
- 当接收到
Accept
事件,获取到对应的 SocketChannel
,封装成 NIOScoketChannel
并注册到 Worker
线程(事件循环),并进行维护
- 当
Worker
线程监听到 Selector
中通道发生自己感兴趣的事件后,就进行处理(就由 handler
),注意 handler
已经加入到通道
工作原理示意图2 - 进阶版
BossGroup
有点像主Reactor
可以有多个,WorkerGroup
则像SubReactor
一样可以有多个。
工作原理示意图3 - 详细版
Netty
抽象出两组线程池 ,BossGroup
专门负责接收客户端的连接,WorkerGroup
专门负责网络的读写
BossGroup
和 WorkerGroup
类型都是 NioEventLoopGroup
NioEventLoopGroup
相当于一个事件循环组,这个组中含有多个事件循环,每一个事件循环是 NioEventLoop
NioEventLoop
表示一个不断循环的执行处理任务的线程,每个 NioEventLoop
都有一个 Selector
,用于监听绑定在其上的 socket
的网络通讯
NioEventLoopGroup
可以有多个线程,即可以含有多个 NioEventLoop
- 每个
BossGroup
下面的NioEventLoop
循环执行的步骤有 3
步
- 轮询
accept
事件
- 处理
accept
事件,与 client
建立连接,生成 NioScocketChannel
,并将其注册到某个 workerGroup
NIOEventLoop
上的 Selector
- 继续处理任务队列的任务,即
runAllTasks
- 每个
WorkerGroup
NIOEventLoop
循环执行的步骤
- 轮询
read
,write
事件
- 处理
I/O
事件,即 read
,write
事件,在对应 NioScocketChannel
处理
- 处理任务队列的任务,即
runAllTasks
- 每个
Worker
NIOEventLoop
处理业务时,会使用 pipeline
(管道),pipeline
中包含了 channel(通道)
,即通过 pipeline
可以获取到对应通道,管道中维护了很多的处理器。(这个点目前只是简单的讲,后面重点说)
Netty 快速入门实例 - TCP 服务
实例要求:使用 IDEA
创建 Netty
项目
Netty
服务器在 6668
端口监听,客户端能发送消息给服务器”hello,服务器~”
- 服务器可以回复消息给客户端”hello,客户端~”
- 目的:对
Netty
线程模型有一个初步认识,便于理解 Netty
模型理论
- 编写服务端
- 编写客户端
- 对
netty
程序进行分析,看看 netty
模型特点
- 说明:创建
Maven
项目,并引入 Netty
包
- 代码如下
NettyServer
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74
| package com.atguigu.netty.simple;
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap; import io.netty.channel.*; import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup; import io.netty.channel.socket.SocketChannel; import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel; import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
public class NettyServer { public static void main(String[] args) throws Exception {
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1); EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try { ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
bootstrap.group(bossGroup, workerGroup) .channel(NioServerSocketChannel.class) .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128) .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { @Override protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception { System.out.println("客户socketchannel hashcode=" + ch.hashCode()); ch.pipeline().addLast(new NettyServerHandler()); } });
System.out.println(".....服务器 is ready...");
ChannelFuture cf = bootstrap.bind(6668).sync();
cf.addListener(new ChannelFutureListener() { @Override public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception { if (cf.isSuccess()) { System.out.println("监听端口 6668 成功"); } else { System.out.println("监听端口 6668 失败"); } } });
cf.channel().closeFuture().sync(); }finally { bossGroup.shutdownGracefully(); workerGroup.shutdownGracefully(); }
}
}
|
NettyServerHandler
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57
| package com.atguigu.netty.simple;
import io.netty.buffer.ByteBuf; import io.netty.buffer.Unpooled; import io.netty.channel.Channel; import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter; import io.netty.channel.ChannelPipeline; import io.netty.util.CharsetUtil;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { System.out.println("服务器读取线程 " + Thread.currentThread().getName() + " channle =" + ctx.channel()); System.out.println("server ctx =" + ctx); System.out.println("看看channel 和 pipeline的关系"); Channel channel = ctx.channel(); ChannelPipeline pipeline = ctx.pipeline();
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg; System.out.println("客户端发送消息是:" + buf.toString(CharsetUtil.UTF_8)); System.out.println("客户端地址:" + channel.remoteAddress()); }
@Override public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, 客户端~(>^ω^<)喵1", CharsetUtil.UTF_8)); }
@Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { ctx.close(); } }
|
NettyClient
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46
| package com.atguigu.netty.simple;
import io.netty.bootstrap.Bootstrap; import io.netty.channel.ChannelFuture; import io.netty.channel.ChannelInitializer; import io.netty.channel.EventLoopGroup; import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup; import io.netty.channel.socket.SocketChannel; import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
public class NettyClient { public static void main(String[] args) throws Exception {
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
try { Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
bootstrap.group(group) .channel(NioSocketChannel.class) .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { @Override protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception { ch.pipeline().addLast(new NettyClientHandler()); } });
System.out.println("客户端 ok..");
ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect("127.0.0.1", 6668).sync(); channelFuture.channel().closeFuture().sync(); }finally {
group.shutdownGracefully();
} } }
|
NettyClientHandler
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
| package com.atguigu.netty.simple;
import io.netty.buffer.ByteBuf; import io.netty.buffer.Unpooled; import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter; import io.netty.util.CharsetUtil;
public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { System.out.println("client " + ctx); ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, server: (>^ω^<)喵", CharsetUtil.UTF_8)); }
@Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg; System.out.println("服务器回复的消息:" + buf.toString(CharsetUtil.UTF_8)); System.out.println("服务器的地址: "+ ctx.channel().remoteAddress()); }
@Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { cause.printStackTrace(); ctx.close(); } }
|
任务队列中的 Task 有 3 种典型使用场景
- 用户程序自定义的普通任务【举例说明】
- 用户自定义定时任务
- 非当前
Reactor
线程调用 Channel
的各种方法
例如在推送系统的业务线程里面,根据用户的标识,找到对应的 Channel
引用,然后调用 Write
类方法向该用户推送消息,就会进入到这种场景。最终的 Write
会提交到任务队列中后被异步消费
前两种的代码举例:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104
| package com.atguigu.netty.simple;
import io.netty.buffer.Unpooled; import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter; import io.netty.util.CharsetUtil;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ctx.channel().eventLoop().execute(new Runnable() { @Override public void run() {
try { Thread.sleep(5 * 1000); ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, 客户端~(>^ω^<)喵2", CharsetUtil.UTF_8)); System.out.println("channel code=" + ctx.channel().hashCode()); } catch (Exception ex) { System.out.println("发生异常" + ex.getMessage()); } } });
ctx.channel().eventLoop().execute(new Runnable() { @Override public void run() {
try { Thread.sleep(5 * 1000); ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, 客户端~(>^ω^<)喵3", CharsetUtil.UTF_8)); System.out.println("channel code=" + ctx.channel().hashCode()); } catch (Exception ex) { System.out.println("发生异常" + ex.getMessage()); } } });
ctx.channel().eventLoop().schedule(new Runnable() { @Override public void run() {
try { Thread.sleep(5 * 1000); ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, 客户端~(>^ω^<)喵4", CharsetUtil.UTF_8)); System.out.println("channel code=" + ctx.channel().hashCode()); } catch (Exception ex) { System.out.println("发生异常" + ex.getMessage()); } } }, 5, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("go on ...");
}
@Override public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, 客户端~(>^ω^<)喵1", CharsetUtil.UTF_8)); }
@Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { ctx.close(); } }
|
方案再说明
Netty
抽象出两组线程池,BossGroup
专门负责接收客户端连接,WorkerGroup
专门负责网络读写操作。
NioEventLoop
表示一个不断循环执行处理任务的线程,每个 NioEventLoop
都有一个 Selector
,用于监听绑定在其上的 socket
网络通道。
NioEventLoop
内部采用串行化设计,从消息的 读取->解码->处理->编码->发送,始终由 IO
线程 NioEventLoop
负责
NioEventLoopGroup
下包含多个 NioEventLoop
每个 NioEventLoop
中包含有一个 Selector
,一个 taskQueue
每个 NioEventLoop
的 Selector
上可以注册监听多个 NioChannel
每个 NioChannel
只会绑定在唯一的 NioEventLoop
上
每个 NioChannel
都绑定有一个自己的 ChannelPipeline
异步模型
基本介绍
- 异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后,调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的组件在完成后,通过状态、通知和回调来通知调用者。
Netty
中的 I/O
操作是异步的,包括 Bind、Write、Connect
等操作会首先简单的返回一个 ChannelFuture
。
- 调用者并不能立刻获得结果,而是通过
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。
Netty
的异步模型是建立在 future
和 callback
的之上的。callback
就是回调。重点说 Future
,它的核心思想是:假设一个方法 fun
,计算过程可能非常耗时,等待 fun
返回显然不合适。那么可以在调用 fun
的时候,立马返回一个 Future
,后续可以通过 Future
去监控方法 fun
的处理过程(即:Future-Listener
机制)
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。
ChannelFuture
是一个接口:public interface ChannelFuture extends Future<Void>
我们可以添加监听器,当监听的事件发生时,就会通知到监听器。
工作原理示意图
下面第一张图就是管道,中间会经过多个handler
说明:
- 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。
Future-Listener 机制
这里看不懂的可以看笔者的并发系列-JUC部分
- 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
举例说明
演示:绑定端口是异步操作,当绑定操作处理完,将会调用相应的监听器处理逻辑
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
|
ChannelFuture cf = bootstrap.bind(6668).sync();
cf.addListener(new ChannelFutureListener() { @Override public void operationComplete (ChannelFuture future) throws Exception { if (cf.isSuccess()) { System.out.println("监听端口6668成功"); } else { System.out.println("监听端口6668失败"); } } });
|
快速入门实例 - HTTP服务
- 实例要求:使用
IDEA
创建 Netty
项目
Netty
服务器在 6668
端口监听,浏览器发出请求 http://localhost:6668/
- 服务器可以回复消息给客户端”Hello!我是服务器5”,并对特定请求资源进行过滤。
- 目的:
Netty
可以做 Http
服务开发,并且理解 Handler
实例和客户端及其请求的关系。
- 看老师代码演示
TestServer
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
| package com.atguigu.netty.http;
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap; import io.netty.channel.ChannelFuture; import io.netty.channel.EventLoopGroup; import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup; import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
public class TestServer { public static void main(String[] args) throws Exception {
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1); EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try { ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class).childHandler(new TestServerInitializer());
ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(6668).sync(); channelFuture.channel().closeFuture().sync();
}finally { bossGroup.shutdownGracefully(); workerGroup.shutdownGracefully(); } } }
|
TestServerInitializer
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
| package com.atguigu.netty.http;
import io.netty.channel.ChannelInitializer; import io.netty.channel.ChannelPipeline; import io.netty.channel.socket.SocketChannel; import io.netty.handler.codec.http.HttpServerCodec;
public class TestServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
@Override protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
pipeline.addLast("MyHttpServerCodec",new HttpServerCodec()); pipeline.addLast("MyTestHttpServerHandler", new TestHttpServerHandler());
System.out.println("ok~~~~");
} }
|
TestHttpServerHandler
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64
| package com.atguigu.netty.http;
import io.netty.buffer.ByteBuf; import io.netty.buffer.Unpooled; import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler; import io.netty.handler.codec.http.*; import io.netty.util.CharsetUtil;
import java.net.URI;
public class TestHttpServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<HttpObject> {
@Override protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, HttpObject msg) throws Exception {
System.out.println("对应的channel=" + ctx.channel() + " pipeline=" + ctx .pipeline() + " 通过pipeline获取channel" + ctx.pipeline().channel());
System.out.println("当前ctx的handler=" + ctx.handler());
if(msg instanceof HttpRequest) {
System.out.println("ctx 类型="+ctx.getClass());
System.out.println("pipeline hashcode" + ctx.pipeline().hashCode() + " TestHttpServerHandler hash=" + this.hashCode());
System.out.println("msg 类型=" + msg.getClass()); System.out.println("客户端地址" + ctx.channel().remoteAddress());
HttpRequest httpRequest = (HttpRequest) msg; URI uri = new URI(httpRequest.uri()); if("/favicon.ico".equals(uri.getPath())) { System.out.println("请求了 favicon.ico, 不做响应"); return; }
ByteBuf content = Unpooled.copiedBuffer("hello, 我是服务器", CharsetUtil.UTF_8);
FullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.OK, content);
response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_TYPE, "text/plain"); response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_LENGTH, content.readableBytes());
ctx.writeAndFlush(response);
} }
}
|
Netty 核心模块组件
各种东西看不懂,可以先看第三话,第三话我自认为用通俗的语言讲的还算清楚。
Bootstrap、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 Bootstrap
类是客户端程序的启动引导类,ServerBootstrap
是服务端启动引导类。
- 常见的方法有
public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup)
,该方法用于服务器端,用来设置两个 EventLoop
public B group(EventLoopGroup group)
,该方法用于客户端,用来设置一个 EventLoop
public B channel(Class<? extends C> channelClass)
,该方法用来设置一个服务器端的通道实现
public <T> B option(ChannelOption<T> option, T value)
,用来给 ServerChannel
添加配置
public <T> ServerBootstrap childOption(ChannelOption<T> childOption, T value)
,用来给接收到的通道添加配置
public ServerBootstrap childHandler(ChannelHandler childHandler)
,该方法用来设置业务处理类(自定义的handler
)
public ChannelFuture bind(int inetPort)
,该方法用于服务器端,用来设置占用的端口号
public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort)
,该方法用于客户端,用来连接服务器端
Future、ChannelFuture
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
常见的方法有
Channel channel()
,返回当前正在进行 IO
操作的通道
ChannelFuture sync()
,等待异步操作执行完毕
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:
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
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连接的 Channel
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(Select
)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
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。
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
ChannelHandler
及其实现类一览图(后)
- 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
Pipeline 和 ChannelPipeline
ChannelPipeline
是一个重点:
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
- 常用方法
ChannelPipeline addFirst(ChannelHandler... handlers)
,把一个业务处理类(handler
)添加到链中的第一个位置ChannelPipeline addLast(ChannelHandler... handlers)
,把一个业务处理类(handler
)添加到链中的最后一个位置
想要更清楚的了解pipeline,可以对之前的代码进行debug,看一下pipeline里究竟有什么东西。
从head看一下debug
TestServerInitializer
和HttpServerCodec
这些东西本身也是handler
- 一般来说事件从客户端往服务器走我们称为出站,反之则是入站。
ChannelHandlerContext
- 保存
Channel
相关的所有上下文信息,同时关联一个 ChannelHandler
对象
- 即
ChannelHandlerContext
中包含一个具体的事件处理器 ChannelHandler
,同时 ChannelHandlerContext
中也绑定了对应的 pipeline
和 Channel
的信息,方便对 ChannelHandler
进行调用。
- 常用方法
ChannelFuture close()
,关闭通道
ChannelOutboundInvoker flush()
,刷新
ChannelFuture writeAndFlush(Object msg)
,将数据写到
ChannelPipeline
中当前 ChannelHandler
的下一个 ChannelHandler
开始处理(出站)
ChannelOption
Netty
在创建 Channel
实例后,一般都需要设置 ChannelOption
参数。
ChannelOption
参数如下:
EventLoopGroup 和其实现类 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
,例如:BossEventLoopGroup
和 WorkerEventLoopGroup
。
- 通常一个服务端口即一个
ServerSocketChannel
对应一个 Selector
和一个 EventLoop
线程。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
- 常用方法
public NioEventLoopGroup()
,构造方法
public Future<?> shutdownGracefully()
,断开连接,关闭线程
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
- 常用方法如下所示
- 举例说明
Unpooled
获取 Netty
的数据容器 ByteBuf
的基本使用
案例 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
| package com.atguigu.netty.buf;
import io.netty.buffer.ByteBuf; import io.netty.buffer.Unpooled;
public class NettyByteBuf01 {
public static void main(String[] args) { ByteBuf buffer = Unpooled.buffer(10);
for (int i = 0; i < 10; i++) { buffer.writeByte(i); }
System.out.println("capacity=" + buffer.capacity());
for (int i = 0; i < buffer.capacity(); i++) { System.out.println(buffer.readByte()); } System.out.println("执行完毕"); } }
|
案例 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46
| package com.atguigu.netty.buf;
import io.netty.buffer.ByteBuf; import io.netty.buffer.Unpooled;
import java.nio.charset.Charset;
public class NettyByteBuf02 { public static void main(String[] args) {
ByteBuf byteBuf = Unpooled.copiedBuffer("hello,world!", Charset.forName("utf-8"));
if (byteBuf.hasArray()) {
byte[] content = byteBuf.array();
System.out.println(new String(content, Charset.forName("utf-8")));
System.out.println("byteBuf=" + byteBuf);
System.out.println(byteBuf.arrayOffset()); System.out.println(byteBuf.readerIndex()); System.out.println(byteBuf.writerIndex()); System.out.println(byteBuf.capacity());
System.out.println(byteBuf.getByte(0));
int len = byteBuf.readableBytes(); System.out.println("len=" + len);
for (int i = 0; i < len; i++) { System.out.println((char) byteBuf.getByte(i)); }
System.out.println(byteBuf.getCharSequence(0, 4, Charset.forName("utf-8"))); System.out.println(byteBuf.getCharSequence(4, 6, Charset.forName("utf-8"))); } } }
|
Netty 应用实例-群聊系统
实例要求:
- 编写一个
Netty
群聊系统,实现服务器端和客户端之间的数据简单通讯(非阻塞)
- 实现多人群聊
- 服务器端:可以监测用户上线,离线,并实现消息转发功能
- 客户端:通过
channel
可以无阻塞发送消息给其它所有用户,同时可以接受其它用户发送的消息(有服务器转发得到)
- 目的:进一步理解
Netty
非阻塞网络编程机制
代码如下:
GroupChatServer
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68
| package com.atguigu.netty.groupchat;
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap; import io.netty.channel.*; import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup; import io.netty.channel.socket.SocketChannel; import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel; import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder; import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
public class GroupChatServer {
private int port;
public GroupChatServer(int port) { this.port = port; }
public void run() throws Exception{
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1); EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try { ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
b.group(bossGroup, workerGroup) .channel(NioServerSocketChannel.class) .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128) .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true) .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline(); pipeline.addLast("decoder", new StringDecoder()); pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder()); pipeline.addLast(new GroupChatServerHandler());
} });
System.out.println("netty 服务器启动"); ChannelFuture channelFuture = b.bind(port).sync();
channelFuture.channel().closeFuture().sync(); }finally { bossGroup.shutdownGracefully(); workerGroup.shutdownGracefully(); }
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
new GroupChatServer(7000).run(); } }
|
GroupChatServerHandler
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95
| package com.atguigu.netty.groupchat;
import io.netty.channel.Channel; import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler; import io.netty.channel.group.ChannelGroup; import io.netty.channel.group.DefaultChannelGroup; import io.netty.util.concurrent.GlobalEventExecutor;
import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.ArrayList; import java.util.HashMap; import java.util.List; import java.util.Map;
public class GroupChatServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<String> {
private static ChannelGroup channelGroup = new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE); SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
@Override public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { Channel channel = ctx.channel();
channelGroup.writeAndFlush("[客户端]" + channel.remoteAddress() + " 加入聊天" + sdf.format(new java.util.Date()) + " \n"); channelGroup.add(channel);
}
@Override public void handlerRemoved(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
Channel channel = ctx.channel(); channelGroup.writeAndFlush("[客户端]" + channel.remoteAddress() + " 离开了\n"); System.out.println("channelGroup size" + channelGroup.size());
}
@Override public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() + " 上线了~"); }
@Override public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() + " 离线了~"); }
@Override protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception {
Channel channel = ctx.channel();
channelGroup.forEach(ch -> { if(channel != ch) { ch.writeAndFlush("[客户]" + channel.remoteAddress() + " 发送了消息" + msg + "\n"); }else { ch.writeAndFlush("[自己]发送了消息" + msg + "\n"); } }); }
@Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { ctx.close(); } }
|
GroupChatClient
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69
| package com.atguigu.netty.groupchat;
import io.netty.bootstrap.Bootstrap; import io.netty.channel.*; import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup; import io.netty.channel.socket.SocketChannel; import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel; import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder; import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
import java.util.Scanner;
public class GroupChatClient {
private final String host; private final int port;
public GroupChatClient(String host, int port) { this.host = host; this.port = port; }
public void run() throws Exception{ EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
try {
Bootstrap bootstrap = new Bootstrap() .group(group) .channel(NioSocketChannel.class) .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline(); pipeline.addLast("decoder", new StringDecoder()); pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder()); pipeline.addLast(new GroupChatClientHandler()); } });
ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect(host, port).sync(); Channel channel = channelFuture.channel(); System.out.println("-------" + channel.localAddress()+ "--------"); Scanner scanner = new Scanner(System.in); while (scanner.hasNextLine()) { String msg = scanner.nextLine(); channel.writeAndFlush(msg + "\r\n"); } }finally { group.shutdownGracefully(); } }
public static void main(String[] args) throws Exception { new GroupChatClient("127.0.0.1", 7000).run(); } }
|
GroupChatClientHandler
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
| package com.atguigu.netty.groupchat;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
public class GroupChatClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<String> {
@Override protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception { System.out.println(msg.trim()); } }
|
Netty 心跳检测机制案例
实例要求:
- 编写一个
Netty
心跳检测机制案例,当服务器超过 3
秒没有读时,就提示读空闲
- 当服务器超过
5
秒没有写操作时,就提示写空闲
- 实现当服务器超过
7
秒没有读或者写操作时,就提示读写空闲
- 代码如下:
MyServer
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68
| package com.atguigu.netty.heartbeat;
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap; import io.netty.channel.ChannelFuture; import io.netty.channel.ChannelInitializer; import io.netty.channel.ChannelPipeline; import io.netty.channel.EventLoopGroup; import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup; import io.netty.channel.socket.SocketChannel; import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel; import io.netty.handler.logging.LogLevel; import io.netty.handler.logging.LoggingHandler; import io.netty.handler.timeout.IdleStateHandler;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class MyServer { public static void main(String[] args) throws Exception{
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1); EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); try {
ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup); serverBootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class); serverBootstrap.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO)); serverBootstrap.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception { ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
pipeline.addLast(new IdleStateHandler(3,5,7, TimeUnit.SECONDS)); pipeline.addLast(new MyServerHandler()); } });
ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(7000).sync(); channelFuture.channel().closeFuture().sync();
}finally { bossGroup.shutdownGracefully(); workerGroup.shutdownGracefully(); } } }
|
MyServerHandler
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42
| package com.atguigu.netty.heartbeat;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter; import io.netty.handler.timeout.IdleStateEvent;
public class MyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
if(evt instanceof IdleStateEvent) {
IdleStateEvent event = (IdleStateEvent) evt; String eventType = null; switch (event.state()) { case READER_IDLE: eventType = "读空闲"; break; case WRITER_IDLE: eventType = "写空闲"; break; case ALL_IDLE: eventType = "读写空闲"; break; } System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() + "--超时时间--" + eventType); System.out.println("服务器做相应处理..");
} } }
|
Netty 通过 WebSocket 编程实现服务器和客户端长连接
实例要求:
Http
协议是无状态的,浏览器和服务器间的请求响应一次,下一次会重新创建连接。
- 要求:实现基于
WebSocket
的长连接的全双工的交互
- 改变
Http
协议多次请求的约束,实现长连接了,服务器可以发送消息给浏览器
- 客户端浏览器和服务器端会相互感知,比如服务器关闭了,浏览器会感知,同样浏览器关闭了,服务器会感知
- 运行界面
MyServer
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77
| package com.atguigu.netty.websocket;
import com.atguigu.netty.heartbeat.MyServerHandler; import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap; import io.netty.channel.ChannelFuture; import io.netty.channel.ChannelInitializer; import io.netty.channel.ChannelPipeline; import io.netty.channel.EventLoopGroup; import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup; import io.netty.channel.socket.SocketChannel; import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel; import io.netty.handler.codec.http.HttpObjectAggregator; import io.netty.handler.codec.http.HttpServerCodec; import io.netty.handler.codec.http.websocketx.WebSocketServerProtocolHandler; import io.netty.handler.logging.LogLevel; import io.netty.handler.logging.LoggingHandler; import io.netty.handler.stream.ChunkedWriteHandler; import io.netty.handler.timeout.IdleStateHandler;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class MyServer { public static void main(String[] args) throws Exception{
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1); EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); try {
ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup); serverBootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class); serverBootstrap.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO)); serverBootstrap.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception { ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
pipeline.addLast(new HttpServerCodec()); pipeline.addLast(new ChunkedWriteHandler());
pipeline.addLast(new HttpObjectAggregator(8192));
pipeline.addLast(new WebSocketServerProtocolHandler("/hello"));
pipeline.addLast(new MyTextWebSocketFrameHandler()); } });
ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(7000).sync(); channelFuture.channel().closeFuture().sync();
}finally { bossGroup.shutdownGracefully(); workerGroup.shutdownGracefully(); } } }
|
MyTextWebSocketFrameHandler
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41
| package com.atguigu.netty.websocket;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler; import io.netty.handler.codec.http.websocketx.TextWebSocketFrame;
import java.time.LocalDateTime;
public class MyTextWebSocketFrameHandler extends SimpleChannelInboundHandler<TextWebSocketFrame>{ @Override protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame msg) throws Exception {
System.out.println("服务器收到消息 " + msg.text());
ctx.channel().writeAndFlush(new TextWebSocketFrame("服务器时间" + LocalDateTime.now() + " " + msg.text())); }
@Override public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { System.out.println("handlerAdded 被调用" + ctx.channel().id().asLongText()); System.out.println("handlerAdded 被调用" + ctx.channel().id().asShortText()); }
@Override public void handlerRemoved(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
System.out.println("handlerRemoved 被调用" + ctx.channel().id().asLongText()); }
@Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { System.out.println("异常发生 " + cause.getMessage()); ctx.close(); } }
|
hello.html
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56
| <!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>Title</title> </head> <body> <script> var socket; if(window.WebSocket) { socket = new WebSocket("ws://localhost:7000/hello2"); socket.onmessage = function (ev) { var rt = document.getElementById("responseText"); rt.value = rt.value + "\n" + ev.data; }
socket.onopen = function (ev) { var rt = document.getElementById("responseText"); rt.value = "连接开启了.." }
socket.onclose = function (ev) {
var rt = document.getElementById("responseText"); rt.value = rt.value + "\n" + "连接关闭了.." } } else { alert("当前浏览器不支持websocket") }
function send(message) { if(!window.socket) { return; } if(socket.readyState == WebSocket.OPEN) { socket.send(message) } else { alert("连接没有开启"); } } </script> <form onsubmit="return false"> <textarea name="message" style="height: 300px; width: 300px"></textarea> <input type="button" value="发生消息" onclick="send(this.form.message.value)"> <textarea id="responseText" style="height: 300px; width: 300px"></textarea> <input type="button" value="清空内容" onclick="document.getElementById('responseText').value=''"> </form> </body> </html>
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可以看到并不是发一次数据,连接就关闭了,而是可以继续发送。