java netty rpc_java编写基于netty的RPC框架

最新推荐文章于 2024-04-08 22:36:54 发布

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#java netty rpc

本文深入介绍了RPC原理和Java中的阻塞IO模型及其问题，进而引出NIO（非阻塞IO）的概念，解释了NIO的工作原理和优势。接着，文章详细阐述了Netty框架，包括Bootstrap、Channel、EventLoopGroup等核心组件的使用，以及客户端和服务端的交互流程。最后，通过一个基于Netty实现的RPC例子展示了Netty在实际开发中的应用。

一简单概念

RPC:(Remote Procedure Call),远程调用过程,是通过网络调用远程计算机的进程中某个方法,从而获取到想要的数据,过程如同调用本地的方法一样.

阻塞IO:当阻塞I/O在调用InputStream.read()方法是阻塞的,一直等到数据到来时才返回,同样ServerSocket.accept()方法时,也是阻塞,直到有客户端连接才返回,I/O通信模式如下:

缺点:当客户端多时,会创建大量的处理线程,并且为每一个线程分配一定的资源;阻塞可能带来频繁切换上下文,这时引入NIO

NIO: jdk1.4引入的(NEW Input/Output),是基于通过和缓存区的I/O方式,(插入一段题外话,学的多忘得也多,之前有认真研究过NIO,后来用到的时候,忘得一干二净,所以学习一些东西,经常返回看看),NIO是一种非阻塞的IO模型,通过不断轮询IO事件是否就绪,非阻塞是指线程在等待IO的时候,可以做其他的任务,同步的核心是Selector,Selector代替线程本省的轮询IO事件,避免了阻塞同时减少了不必要的线程消耗;非阻塞的核心是通道和缓存区,当IO事件的就绪时,可以将缓存区的数据写入通道

其工作原理:

1 由专门的线程来处理所有的IO事件,并且负责转发

2 事件驱动机制:事件到的时候才触发,而不是同步监视

3 线程通讯:线程之间通讯通过wait,notify等方式通讯,保证每次上下文切换都是有意义的,减少没必要的线程切换

通道: 是对原I/O包中流的模拟,所有数据必须通过Channel对象,常见的通道FileChannel,SocketChannel,ServerSocketChannel,DatagramChannel(UDP协议向网络连接的两端读写数据)

Buffer缓存区:实际上是一个容器,一个连续的数组,任何读写的数据都经过Buffer

Netty:是由JBOSS提供的一个java开源框架,是一个高性能,异步事件驱动的NIO框架,基于JAVA NIO提供的API实现,他提供了TCP UDP和文件传输的支持,,所有操作都是异步非阻塞的.通过Futrue-Listener机制,本质就是Reactor模式的现实,Selector作为多路复用器,EventLoop作为转发器,而且,netty对NIO中buffer做优化,大大提高了性能

二 Netty 客户端和服务端的

Netty中Bootstrap和Channel的生命周期

Bootstrap简介

Bootstarp:引导程序,将ChannelPipeline,ChannelHandler,EventLoop进行整体关联

Bootstrap具体分为两个实现

ServerBootstrap:用于服务端,使用一个ServerChannel接收客户端的连接,并创建对应的子Channel

Bootstrap:用于客户端,只需要一个单独的Channel,配置整个Netty程序,串联起各个组件

二者的主要区别:

1 ServerBootstrap用于Server端,通过调用bind()绑定一个端口监听连接,Bootstrap用于Client端,需要调用connect()方法来连接服务器端,我们也可以调用bind()方法接收返回ChannelFuture中Channel

2 客户端的Bootstrap一般用一个EventLoopGroup,而服务器的ServerBootstrap会用两个第一个EventLoopGroup专门负责绑定到端口监听连接事件,而第二个EventLoopGroup专门用来处处理每个接收的连接,这样大大提高了并发量

public classServer {public static void main(String[] args) throwsException {//1 创建线两个事件循环组//一个是用于处理服务器端接收客户端连接的//一个是进行网络通信的(网络读写的)

EventLoopGroup pGroup = newNioEventLoopGroup();

EventLoopGroup cGroup= newNioEventLoopGroup();//2 创建辅助工具类ServerBootstrap，用于服务器通道的一系列配置

ServerBootstrap b = newServerBootstrap();

b.group(pGroup, cGroup)//绑定俩个线程组

.channel(NioServerSocketChannel.class) //指定NIO的模式.NioServerSocketChannel对应TCP, NioDatagramChannel对应UDP

.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024) //设置TCP缓冲区

.option(ChannelOption.SO_SNDBUF, 32 * 1024) //设置发送缓冲大小

.option(ChannelOption.SO_RCVBUF, 32 * 1024) //这是接收缓冲大小

.option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true) //保持连接

.childHandler(new ChannelInitializer() {

@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel sc) throws Exception { //SocketChannel建立连接后的管道//3 在这里配置通信数据的处理逻辑, 可以addLast多个...

sc.pipeline().addLast(newServerHandler());

}

});//4 绑定端口, bind返回future(异步), 加上sync阻塞在获取连接处

ChannelFuture cf1 = b.bind(8765).sync();//ChannelFuture cf2 = b.bind(8764).sync();//可以绑定多个端口//5 等待关闭, 加上sync阻塞在关闭请求处

cf1.channel().closeFuture().sync();//cf2.channel().closeFuture().sync();

pGroup.shutdownGracefully();

cGroup.shutdownGracefully();

}

public class ServerHandler extendsChannelHandlerAdapter {

@Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throwsException {

System.out.println("server channel active... ");

}

@Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throwsException {

ByteBuf buf=(ByteBuf) msg;byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];

buf.readBytes(req);

String body= new String(req, "utf-8");

System.out.println("Server :" +body );

String response= "返回给客户端的响应：" +body ;

ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(response.getBytes()));//future完成后触发监听器, 此处是写完即关闭(短连接). 因此需要关闭连接时, 要通过server端关闭. 直接关闭用方法ctx[.channel()].close()//.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);

}

@Overridepublic voidchannelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx)throwsException {

System.out.println("读完了");

ctx.flush();

}

@Overridepublic voidexceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable t)throwsException {

ctx.close();

}

public classClient {public static void main(String[] args) throwsException {

EventLoopGroup group= newNioEventLoopGroup();

Bootstrap b= newBootstrap();

b.group(group)

.channel(NioSocketChannel.class)

.handler(new ChannelInitializer() {

@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel sc) throwsException {

sc.pipeline().addLast(newClientHandler());

}

});

ChannelFuture cf1= b.connect("127.0.0.1", 8765).sync();//ChannelFuture cf2 = b.connect("127.0.0.1", 8764).sync();//可以使用多个端口//发送消息, Buffer类型. write需要flush才发送, 可用writeFlush代替

cf1.channel().writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("777".getBytes()));

cf1.channel().writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("666".getBytes()));

Thread.sleep(2000);

cf1.channel().writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("888".getBytes()));//cf2.channel().writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("999".getBytes()));

cf1.channel().closeFuture().sync();//cf2.channel().closeFuture().sync();

group.shutdownGracefully();

}

public class ClientHandler extendsChannelHandlerAdapter{

@Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throwsException {

}

@Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throwsException {try{

ByteBuf buf=(ByteBuf) msg;byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];

buf.readBytes(req);

String body= new String(req, "utf-8");

System.out.println("Client :" +body );

}finally{//记得释放xxxHandler里面的方法的msg参数: 写(write)数据, msg引用将被自动释放不用手动处理; 但只读数据时,!必须手动释放引用数

ReferenceCountUtil.release(msg);

}

@Overridepublic void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throwsException {

}

@Overridepublic voidexceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)throwsException {

ctx.close();

}

其他组件:

Handle:为了支持各种协议和处理数据的方式,可以是连接,数据接收,异常,数据格式转换等

ChannelHandler

ChannelInboundHandler:最常用的Handler,作用是处理接收数据的事件,来处理我们的核心业务逻辑。

ChannelInitializer:，当一个链接建立时，我们需要知道怎么来接收或者发送数据，当然，我们有各种各样的Handler实现来处理它,那么ChannelInitializer便是用来配置这些Handler，它会提供一个ChannelPipeline，并把Handler加入到ChannelPipeline。

ChannelPipeline:一个Netty应用基于ChannelPipeline机制,这种机制依赖EventLoop和EventLoopGroup,这三个都和事件或者事件处理相关

EventLoop: 为Channel处理IO操作,一个EventLoop可以为多个Channel服务

EventLoopGroup:包含多个EventLoop

Channel:代表一个Socket连接

Future:在Netty中所有的IO操作都是异步的,,因此我们不知道,过来的请求是否被处理了,所以我们注册一个监听,当操作执行成功或者失败时监听自动触发,所有操作都会返回一个ChannelFutrue

ChannelFuture

Netty是一个非阻塞的,事件驱动的,网络编程框架,我们通过一张图理解一下,Channel,EventLoop以及EventLoopGroup之间的关系

解释一下,当一个连接过来,Netty首先会注册一个channel,然后EventLoopGroup会分配一个EventLoop绑定到这个channel,在这个channel的整个生命周期过程中,这个EventLoop一直为他服务,这个玩意就是一个线程

这下聊一下Netty如何处理数据?

前面有讲到,handler数据处理核心,,而ChannelPipeline负责安排Handler的顺序和执行,我们可以这样理解,数据在ChannelPipeline中流动,其中ChannelHandler就是一个个阀门,这些数据都会经过每一个ChannelHandler并且被他处理,其中ChannelHandler的两个子类ChannelOutboundHandler和ChannelInboundHandler,根据不同的流向,选择不同的Handler

由图可以看出,一个数据流进入ChannelPipeline时,一个一个handler挨着执行,各个handler的数据传递,这需要调用方法中ChannelHandlerContext来操作,而这个ChannelHandlerContext可以用来读写Netty中的数据流

三 Netty中的业务处理

netty中会有很多Handler.具体哪一种Handler还要看继承是InboundAdapter还是OutboundAdapter,Netty中提供一系列的Adapter来帮助我们简化开发,在ChannelPipeline中的每一个handler都负责把Event传递个洗下一个handler,有这些adapter,这些工作可以自动完成,,我们只需覆盖我们真正实现的部分即可,接下来比较常用的三种ChannelHandler

Encoders和Decodeers

我们在网络传输只能传输字节流,在发送数据时,把我们的message转换成bytes这个过程叫Encode(编码),相反,接收数据,需要把byte转换成message,这个过程叫Decode(解码)

Domain Logic

我们真正关心的如何处理解码以后的数据,我们真正的业务逻辑便是接收处理的数据,Netty提供一个常用的基类就是SimpleChannelInboundHandler,其中T就是Handler处理的数据类型,消息到达这个Handler,会自动调用这个Handler中的channelRead0(ChannelHandlerContext,T)方法,T就是传过来的数据对象

四基于netty实现的Rpc的例子

这是我的github上项目的位置

https://github.com/developerxiaofeng/rpcByNetty

项目目录结构如下

详细的项目细节看类中的注释,很详细哦!!!