netty入门笔记

最新推荐文章于 2023-06-05 06:40:08 发布

Mr_Ten

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分类专栏： java

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NIO简介

NIO采用了一种与传统IO完全不同的模式去读写数据，为了解决传统IO阻塞导致资源利用率和程序效率低下的问题，NIO采用了Reactor模式去处理客户端的IO请求，一个典型的多线程Reactor模型如下图所示

Reactor模式
传统的IO是一个线程对应一个连接，当连接数非常多的时候，线程就不够用了，为了解决这个问题，Reactor使用acceptor统一监听所有的连接请求，连接之后的IO操作会绑定到一个特定的NIO线程去做，因为多个客户端连接可以绑定到同一条NIO线程去处理，实际上是用单线程模拟了多线程，从而实现更大的系统吞吐量。NIO之所以可以用一条线程处理多个连接，核心在于NIO核心的三个组件

channel
buffer
selector

channel 是对socket的抽象，有点类似于一个stream，都是用于读写操作的，并且也分为很多类型，比如FileChannel，DatagramChannel，SocketChannel等，但却比stream更加强大，比如一个channel可以同时支持读和写，并且可以异步的读写，而stream不可以。
buffer 是我们与channel交互的一个中介，即数据从buffer读取到channel中，并且也从channel中写入到buffer里，buffer其实就是一块内存区域，我们可以在这个内存区域中进行数据的读写，它提供了对一些常见数据类型读写的封装，比如ByteBuffer，CharBuffer，DoubleBuffer等
selector 是NIO实现一对多的核心，Selector的构成如下图所示，一个selector上面注册了多个channel，selector可以通过select()方法判断当前可进行IO操作的channel数量，如果没有channel就绪，则阻塞直到至少一个chanel就绪为止，通过selectedKeys()方法获得可以进行IO的具体channel信息，再对相关的channel进行相应的操作

在这里插入图片描述

netty快速创建NIO框架

快速创建一个netty的服务端，只需要在以下模板式代码的基础上，自己实现一些handler即可

public void run() throws Exception{
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
		    .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))//对连接的预处理可以通过设置handler实现
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new LengthFieldBasedFrameDecoder(65536, 1, 2, 0, 3));
                            ch.pipeline().addLast(new DataProcessHandler());//对数据流的处理可以通过增加不同的handler实现
                        }
                    })
                    .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)
                    .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);

            ChannelFuture f = b.bind(port).sync();
            logger.info("start netty server...");

            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            workerGroup.shutdownGracefully();
            bossGroup.shutdownGracefully();
        }
    }

NioEventLoop：NioEventLoop与一个特定线程的绑定，类似于这个线程的标记，可以直接理解为一个线程，EventLoop线程往往负责与其他进程（主要是IO操作）进行通信，也可以理解为消息线程。
NioEventLoopGroup:其实就是NioEventLoop线程的线程池
bossGroup:用来处理TCP连接请求的线程池
workerGroup:用来处理IO事件的线程池
ServerBootstrap：引导器，初始化这个server的一些配置，bossgroup，workergroup，channel类型，是否阻塞等等
handler:在服务端accept客户端请求的时候对客户端连接做一些预处理，而不是对客户端传过来的数据处理
childHandler:在客户端建立连接之后，对客户端chanel的数据做处理
pipeline：一个channel实例化必然伴随着有且仅有一个的ChannelPipeline，pipeline把所有的handler串联起来，像动脉把人体的各个部分串联起来一样，数据经由pipeline逐级流向各个handler，经过各个handler加工之后最后才会输出最终的结果。
chanelPipeline

ChannelHandler

上面介绍过netty处理数据的核心类是handler，在channelPipeline里面，handler按顺序执行，在这里我们可以定义各种事件的处理逻辑，比如连接，数据接收，异常处理，数据转换等
channelhandler有两个子类channelInbondHandler和channelOutboundHandler，这两个类对应了两个数据流向，如果数据是从外部流入我们的系统，就是inbound，从系统流入外部就是outbound
一个pipeline可以把两种handler混合在一起，当一个数据流进入channelpipeline时，pipeline头部会区分进入的数据流是inbound event还是outbound event，如果是Inbound event则会把数据传给第一个ChannelInboundHandler，而忽略掉其中的ChannelOutboundHandler，反之亦然。数据在pipeline中的流向大致如下图所示。
在这里插入图片描述
在netty中，可以按照如下的模板实现一个典型的inboundHandler

public class ReceiveHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        super.channelActive(ctx);
	//TODO 通道激活时触发，当客户端connect成功后，服务端就会接收到这个事件，从而可以把客户端的Channel记录下来，供后面复用
    }

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws IOException {
        ByteBuf buffer = (ByteBuf) msg;
        String str = buffer.toString(CharsetUtil.UTF_8);
        //TODO 当收到对方发来的数据后，就会触发，参数msg就是发来的信息，可以是基础类型，也可以是序列化的复杂对象
    }

    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.writeAndFlush(Unpooled.EMPTY_BUFFER)//4
                .addListener(ChannelFutureListener.CLOSE_ON_FAILURE);
	//TODO channelRead执行后触发
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
	//TODO 出错时会触发，做一些错误处理
    }
}

ChannelHandlerContext是让handler能与其他handler通信的关键，每个ChannelHandler被添加到ChannelPipeline后，都会创建一个ChannelHandlerContext并与之创建的ChannelHandler关联绑定。ChannelHandlerContext可以通知下一个ChannelHandler，并允许ChannelHandler与其他的ChannelHandler实现进行交互。还可以修改ChannelPipeline，能在运行时动态的增加、删除、替换ChannelPipeline中的ChannelHandler，我们可以保存ChannelHandlerContext供以后使用。
此外，带@Sharable注解的ChannelHandler可以被添加到多个ChannelPipeline，也就是说单个ChannelHandler可以有多个ChannelHandlerContext，反之也可以调用多个ChannelHandlerContext获取同一个ChannelHandler。如果不带@Sharable注解的ChannelHandler则不可以到多个ChannelPipeLine