如何用JAVA实现一款高可用的TCP数据传输服务器(一)——【基于netty4.x】

最新推荐文章于 2025-06-12 15:20:37 发布

rpf_siwash

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分类专栏： netty

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_24874939/article/details/86475285

震惊！这可能是我与底层最接近的一次编程体验

1.netty能做什么

首先netty是一款高性能、封装性良好且灵活、基于NIO(真·非阻塞IO)的开源框架。可以用来手写web服务器、TCP服务器等，支持的协议丰富，如：常用的HTTP/HTTPS/WEBSOCKET，并且提供的大量的方法，十分灵活，可以根据自己的需求量身DIV一款服务器。
用netty编写TCP的服务器/客户端
1.可以自己设计数据传输协议如下面这样：
在这里插入图片描述
2.可以自定义编码规则和解码规则
3.可以自定义客户端与服务端的数据交互细节，处理socket流攻击、TCP的粘包和拆包问题

2.Quick Start

创建一个普通的maven项目，不依赖任何的三方web服务器，用main方法执行即可。
加入POM依赖

<!--netty的依赖集合，都整合在一个依赖里面了-->
        <dependency>
            <groupId>io.netty</groupId>
            <artifactId>netty-all</artifactId>
            <version>4.1.6.Final</version>
        </dependency>
        <!--这里使用jackson反序列字节码-->
        <dependency>
            <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
            <artifactId>jackson-databind</artifactId>
            <version>2.9.7</version>
        </dependency>
        <!--加入log4j 便于深入学习整合运行过程的一些细节-->
        <dependency>
            <groupId>log4j</groupId>
            <artifactId>log4j</artifactId>
            <version>1.2.17</version>
        </dependency>

设计一套基于TCP的数据传输协议

public class TcpProtocol {
   
   
    private byte header=0x58;
    private int len;
    private byte [] data;
    private byte tail=0x63;

    public byte getTail() {
   
   
        return tail;
    }

    public void setTail(byte tail) {
   
   
        this.tail = tail;
    }

    public TcpProtocol(int len, byte[] data) {
   
   
        this.len = len;
        this.data = data;
    }

    public TcpProtocol() {
   
   
    }

    public byte getHeader() {
   
   
        return header;
    }

    public void setHeader(byte header) {
   
   
        this.header = header;
    }

    public int getLen() {
   
   
        return len;
    }

    public void setLen(int len) {
   
   
        this.len = len;
    }

    public byte[] getData() {
   
   
        return data;
    }

    public void setData(byte[] data) {
   
   
        this.data = data;
    }
}

这里使用16进制表示协议的开始位和结束位，其中0x58代表开始，0x63代表结束，均用一个字节来进行表示。

TCP服务器的启动类

public class TcpServer {
   
   
    private  int port;
    private Logger logger = Logger.getLogger(this.getClass());
    public  void init(){
   
   
        logger.info("正在启动tcp服务器……");
        NioEventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();//主线程组
        NioEventLoopGroup work = new NioEventLoopGroup();//工作线程组
        try {
   
   
            ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();//引导对象
            bootstrap.group(boss,work);//配置工作线程组
            bootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class);//配置为NIO的socket通道
            bootstrap.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
   
   
                protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
   
   //绑定通道参数
                    ch.pipeline().addLast("logging",new LoggingHandler("DEBUG"));//设置log监听器，并且日志级别为debug，方便观察运行流程
                    ch.pipeline().addLast("encode",new EncoderHandler());//编码器。发送消息时候用过
                    ch.pipeline().addLast("decode",new DecoderHandler());//解码器，接收消息时候用
                    ch.pipeline().addLast("handler",new BusinessHandler());//业务处理类，最终的消息会在这个handler中进行业务处理
                }
            });
            bootstrap.option(ChannelOption.SO_BACKLOG,1024);//缓冲区
            bootstrap.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE,true);//ChannelOption对象设置TCP套接字的参数，非必须步骤
            ChannelFuture future = bootstrap.bind(port).sync();//使用了Future来启动线程，并绑定了端口
            logger.info("启动tcp服务器启动成功，正在监听端口:"+port);
            future.channel().closeFuture().sync();//以异步的方式关闭端口

        }catch (InterruptedException e) {
   
   
            logger.info("启动出现异常："+e);
        }finally {
   
   
            work.shutdownGracefully();
            boss.shutdownGracefully();//出现异常后，关闭线程组
            logger.info("tcp服务器已经关闭");
        }

    }

    public static void main(String[] args) {
   
   
        new TcpServer(8777).init();
    }
    public TcpServer(int port) {
   
   
        this.port = port;
    }
}

只要是基于netty的服务器，都会用到bootstrap 并用这个对象绑定工作线程组，channel的Class,以及用户DIV的各种pipeline的handler类，注意在添加自定义handler的时候，数据的流动顺序和pipeline中添加hanlder的顺序是一致的。也就是说，从上往下应该为：底层字节流的解码/编码handler、业务处理handler。

编码器
编码器是服务器按照协议格式返回数据给客户端时候调用的，继承MessageToByteEncoder代码：

public class EncoderHandler extends MessageToByteEncoder {
   
   
    private  Logger logger = Logger.getLogger(this.getClass());
    protected void encode(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ByteBuf out) throws Exception {
   
   
        if (msg instanceof TcpProtocol){
   
   
            TcpProtocol protocol = (TcpProtocol) msg;
            out.writeByte(protocol.getHeader());
            out.writeInt(protocol.getLen());
            out.writeBytes(protocol.getData()