如何做网络推广网站,网页制作代码简单,企业网站建设应该注意什么事项问题,网站建设企业类型是什么意思Netty教程 文章目录 Netty教程 Netty简介Netty 的介绍Netty 的应用场景互联网行业游戏行业大数据领域其它开源项目使用到 Netty Netty 的学习资料参考 Java BIO编程I/O 模型BIO、NIO、AIO 使用场景分析Java BIO 基本介绍Java BIO 工作机制Java BIO 应用实例问题分析 Java NIO编…Netty教程 文章目录 Netty教程 Netty简介Netty 的介绍Netty 的应用场景互联网行业游戏行业大数据领域其它开源项目使用到 Netty Netty 的学习资料参考 Java BIO编程I/O 模型BIO、NIO、AIO 使用场景分析Java BIO 基本介绍Java BIO 工作机制Java BIO 应用实例问题分析 Java NIO编程Java NIO 基本介绍NIO 和 BIO 的比较NIO 三大核心原理示意图Selector、Channel 和 Buffer 关系图简单版 缓冲区Buffer基本介绍Buffer 类及其子类ByteBuffer 通道Channel基本介绍FileChannel 类应用实例1 - 本地文件写数据应用实例2 - 本地文件读数据应用实例3 - 使用一个 Buffer 完成文件读取、写入应用实例4 - 拷贝文件 transferFrom 方法关于 Buffer 和 Channel 的注意事项和细节 Selector选择器基本介绍Selector 示意图和特点说明Selector 类相关方法注意事项 NIO 非阻塞网络编程原理分析图NIO 非阻塞网络编程快速入门SelectionKeyServerSocketChannelSocketChannel NIO网络编程应用实例 - 群聊系统NIO与零拷贝零拷贝基本介绍传统 IO 数据读写传统 IO 模型mmap 优化sendFile 优化零拷贝的再次理解mmap 和 sendFile 的区别NIO 零拷贝案例 Java AIO 基本介绍BIO、NIO、AIO 对比表 Netty 概述原生 NIO 存在的问题Netty 官网说明Netty 的优点Netty 版本说明 Netty 高性能架构设计线程模型基本介绍传统阻塞 I/O 服务模型工作原理图模型特点问题分析 Reactor 模式针对传统阻塞 I/O 服务模型的 2 个缺点解决方案I/O 复用结合线程池就是 Reactor 模式基本设计思想如图Reactor 模式中核心组成Reactor 模式分类 单 Reactor 单线程方案说明方案优缺点分析 单 Reactor 多线程方案说明方案优缺点分析 主从 Reactor 多线程工作原理图Scalable IO in Java 对 Multiple Reactors 的原理图解方案优缺点说明 Reactor 模式小结3 种模式用生活案例来理解Reactor 模式具有如下的优点 Netty 模型工作原理示意图1 - 简单版工作原理示意图2 - 进阶版工作原理示意图3 - 详细版NIO中的管道pipeline与通道channel的关系和作用是什么Netty 快速入门实例 - TCP 服务NettyServerNettyServerHandlerNettyClientNettyClientHandler 任务队列中的 Task 有 3 种典型使用场景方案再说明 异步模型基本介绍Future 说明工作原理示意图Future-Listener 机制 快速入门实例 - HTTP服务TestServerTestServerInitializerTestHttpServerHandler Netty 核心模块组件Bootstrap、ServerBootstrapFuture、ChannelFutureChannelSelectorChannelHandler 及其实现类Pipeline 和 ChannelPipelineChannelHandlerContextChannelOptionEventLoopGroup 和其实现类 NioEventLoopGroupUnpooled 类Netty 应用实例-群聊系统GroupChatServerGroupChatServerHandlerGroupChatClientGroupChatClientHandler Netty 心跳检测机制案例MyServerMyServerHandler Netty 通过 WebSocket 编程实现服务器和客户端长连接MyServerMyTextWebSocketFrameHandlerhello.html Google Protobuf编码和解码的基本介绍Netty 本身的编码解码的机制和问题分析ProtobufProtobuf 快速入门实例-这里视频讲的不行需要额外学习Student.protoNettyServerNettyServerHandlerNettyClientNettyClientHandler Protobuf 快速入门实例 2-发送多种对象类型protoNettyServerNettyServerHandlerNettyClientNettyClientHandler Netty 编解码器和 Handler 调用机制基本说明编码解码器解码器 - ByteToMessageDecoderNetty的handler链的调用机制MyServerMyServerInitializerMyServerHandlerMyClientMyClientInitializerMyClientHandlerMyByteToLongDecoderMyLongToByteEncoder效果出站入站 ByteToMessageDecoder的小细节解码器 - ReplayingDecoder其它编解码器Log4j 整合到 Netty TCP 粘包和拆包及解决方案TCP 粘包和拆包基本介绍TCP 粘包和拆包现象实例MyServerMyServerInitializerMyServerHandlerMyClientMyClientInitializerMyClientHandler效果 TCP 粘包和拆包解决方案MessageProtocolMyServerMyServerInitializerMyServerHandlerMyClientMyClientInitializerMyClientHandlerMyMessageDecoderMyMessageEncoder效果 用 Netty 自己实现简单的RPCRPC 基本介绍我们的RPC 调用流程图己实现 Dubbo RPC基于 Netty需求说明设计说明代码封装的RPCNettyServerNettyServerHandlerNettyClientHandlerNettyClient 接口服务端(provider)HelloServiceImplServerBootstrap 客户端(消费者) 调用过程效果 首先说明这边文章是尚硅谷的教程笔记但是觉得尚硅谷的有些部分讲的不太好比如零拷贝等这是重新编辑整理过后的版本 尚硅谷的Netty教程 Netty简介
Netty 的介绍
Netty 是由 JBOSS 提供的一个 Java 开源框架现为 Github 上的独立项目。Netty 是一个异步的、基于事件驱动的网络应用框架用以快速开发高性能、高可靠性的网络 IO 程序。Netty 主要针对在 TCP 协议下面向 Client 端的高并发应用或者 Peer-to-Peer 场景下的大量数据持续传输的应用。**Netty 本质是一个 NIO 框架**适用于服务器通讯相关的多种应用场景。要透彻理解 Netty需要先学习 NIO这样我们才能阅读 Netty 的源码。
相对简单的一个体系图 Netty 的应用场景
互联网行业
互联网行业在分布式系统中各个节点之间需要远程服务调用高性能的 RPC 框架必不可少Netty 作为异步高性能的通信框架往往作为基础通信组件被这些 RPC 框架使用。典型的应用有阿里分布式服务框架 Dubbo 的 RPC 框 架使用 Dubbo 协议进行节点间通信Dubbo 协议默认使用 Netty 作为基础通信组件用于实现各进程节点之间的内部通信。
游戏行业
无论是手游服务端还是大型的网络游戏Java 语言得到了越来越广泛的应用。Netty 作为高性能的基础通信组件提供了 TCP/UDP 和 HTTP 协议栈方便定制和开发私有协议栈账号登录服务器。地图服务器之间可以方便的通过 Netty 进行高性能的通信。
大数据领域
经典的 Hadoop 的高性能通信和序列化组件 Avro 的 RPC 框架默认采用 Netty 进行跨界点通信。它的 NettyService 基于 Netty 框架二次封装实现。
其它开源项目使用到 Netty
网址https://netty.io/wiki/related-projects.html
Netty 的学习资料参考 Java BIO编程
I/O 模型
I/O 模型简单的理解就是用什么样的通道进行数据的发送和接收很大程度上决定了程序通信的性能。Java 共支持 3 种网络编程模型 I/O 模式BIO、NIO、AIO。Java BIO同步并阻塞传统阻塞型服务器实现模式为一个连接一个线程即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销。【简单示意图】 Java NIO同步非阻塞服务器实现模式为一个线程处理多个请求连接即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上多路复用器轮询到连接有 I/O 请求就进行处理。【简单示意图】 Java AIO(NIO.2)异步非阻塞AIO 引入异步通道的概念采用了 Proactor 模式简化了程序编写有效的请求才启动线程它的特点是先由操作系统完成后才通知服务端程序启动线程去处理一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用。我们依次展开讲解。
BIO、NIO、AIO 使用场景分析
BIO 方式适用于连接数目比较小且固定的架构这种方式对服务器资源要求比较高并发局限于应用中JDK1.4 以前的唯一选择但程序简单易理解。NIO 方式适用于连接数目多且连接比较短轻操作的架构比如聊天服务器弹幕系统服务器间通讯等。编程比较复杂JDK1.4 开始支持。AIO 方式使用于连接数目多且连接比较长重操作的架构比如相册服务器充分调用 OS 参与并发操作编程比较复杂JDK7 开始支持。
Java BIO 基本介绍
Java BIO 就是传统的 Java I/O 编程其相关的类和接口在 java.io。BIO(BlockingI/O)同步阻塞服务器实现模式为一个连接一个线程即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销可以通过线程池机制改善实现多个客户连接服务器。【后有应用实例】BIO 方式适用于连接数目比较小且固定的架构这种方式对服务器资源要求比较高并发局限于应用中JDK1.4 以前的唯一选择程序简单易理解。
Java BIO 工作机制 对 BIO 编程流程的梳理
服务器端启动一个 ServerSocket。客户端启动 Socket 对服务器进行通信默认情况下服务器端需要对每个客户建立一个线程与之通讯。客户端发出请求后先咨询服务器是否有线程响应如果没有则会等待或者被拒绝。如果有响应客户端线程会等待请求结束后再继续执行。
Java BIO 应用实例
实例说明
使用 BIO 模型编写一个服务器端监听 6666 端口当有客户端连接时就启动一个线程与之通讯。要求使用线程池机制改善可以连接多个客户端。服务器端可以接收客户端发送的数据telnet 方式即可。代码演示
package com.atguigu.bio;import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class BIOServer {public static void main(String[] args) throws Exception {//线程池机制//思路//1. 创建一个线程池//2. 如果有客户端连接就创建一个线程与之通讯(单独写一个方法)ExecutorService newCachedThreadPool Executors.newCachedThreadPool();//创建ServerSocketServerSocket serverSocket new ServerSocket(6666);System.out.println(服务器启动了);while (true) {System.out.println(线程信息id Thread.currentThread().getId() 名字 Thread.currentThread().getName());//监听等待客户端连接System.out.println(等待连接....);//会阻塞在accept()final Socket socket serverSocket.accept();System.out.println(连接到一个客户端);//就创建一个线程与之通讯(单独写一个方法)newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {public void run() {//我们重写//可以和客户端通讯handler(socket);}});}}//编写一个handler方法和客户端通讯public static void handler(Socket socket) {try {System.out.println(线程信息id Thread.currentThread().getId() 名字 Thread.currentThread().getName());byte[] bytes new byte[1024];//通过socket获取输入流InputStream inputStream socket.getInputStream();//循环的读取客户端发送的数据while (true) {System.out.println(线程信息id Thread.currentThread().getId() 名字 Thread.currentThread().getName());System.out.println(read....);int read inputStream.read(bytes);if (read ! -1) {System.out.println(new String(bytes, 0, read));//输出客户端发送的数据} else {break;}}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {System.out.println(关闭和client的连接);try {socket.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}
}问题分析
每个请求都需要创建独立的线程与对应的客户端进行数据 Read业务处理数据 Write。当并发数较大时需要创建大量线程来处理连接系统资源占用较大。连接建立后如果当前线程暂时没有数据可读则线程就阻塞在 Read 操作上造成线程资源浪费。
Java NIO编程
Java NIO 基本介绍
Java NIO 全称 Java non-blocking IO是指 JDK 提供的新 API。从 JDK1.4 开始Java 提供了一系列改进的输入/输出的新特性被统称为 NIO即 NewIO是同步非阻塞的。NIO 相关类都被放在 java.nio 包及子包下并且对原 java.io 包中的很多类进行改写。【基本案例】NIO 有三大核心部分Channel通道、Buffer缓冲区、Selector选择器 。NIO 是面向缓冲区或者面向块编程的。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区需要时可在缓冲区中前后移动这就增加了处理过程中的灵活性使用它可以提供非阻塞式的高伸缩性网络。Java NIO 的非阻塞模式使一个线程从某通道发送请求或者读取数据但是它仅能得到目前可用的数据如果目前没有数据可用时就什么都不会获取而不是保持线程阻塞所以直至数据变的可以读取之前该线程可以继续做其他的事情。非阻塞写也是如此一个线程请求写入一些数据到某通道但不需要等待它完全写入这个线程同时可以去做别的事情。【后面有案例说明】通俗理解NIO 是可以做到用一个线程来处理多个操作的。假设有 10000 个请求过来,根据实际情况可以分配 50 或者 100 个线程来处理。不像之前的阻塞 IO 那样非得分配 10000 个。HTTP 2.0 使用了多路复用的技术做到同一个连接并发处理多个请求而且并发请求的数量比 HTTP 1.1 大了好几个数量级。案例说明 NIO 的 Buffer
package com.atguigu.nio;import java.nio.IntBuffer;public class BasicBuffer {public static void main(String[] args) {//举例说明 Buffer 的使用(简单说明)//创建一个 Buffer大小为 5即可以存放 5 个 intIntBuffer intBuffer IntBuffer.allocate(5);//向buffer存放数据//intBuffer.put(10);//intBuffer.put(11);//intBuffer.put(12);//intBuffer.put(13);//intBuffer.put(14);for (int i 0; i intBuffer.capacity(); i) {intBuffer.put(i * 2);}//如何从 buffer 读取数据//将 buffer 转换读写切换(!!!)intBuffer.flip();while (intBuffer.hasRemaining()) {System.out.println(intBuffer.get());}}
}NIO 和 BIO 的比较
BIO 以流的方式处理数据而 NIO 以块的方式处理数据块 I/O 的效率比流 I/O 高很多。BIO 是阻塞的NIO 则是非阻塞的。BIO 基于字节流和字符流进行操作而 NIO 基于 Channel通道和 Buffer缓冲区进行操作数据总是从通道读取到缓冲区中或者从缓冲区写入到通道中。Selector选择器用于监听多个通道的事件比如连接请求数据到达等因此使用单个线程就可以监听多个客户端通道。Buffer和Channel之间的数据流向是双向的 NIO 三大核心原理示意图
一张图描述 NIO 的 Selector、Channel 和 Buffer 的关系。
Selector、Channel 和 Buffer 关系图简单版
关系图的说明: 每个 Channel 都会对应一个 Buffer。Selector 对应一个线程一个线程对应多个 Channel连接。该图反应了有三个 Channel 注册到该 Selector //程序程序切换到哪个 Channel 是由事件决定的Event 就是一个重要的概念。Selector 会根据不同的事件在各个通道上切换。Buffer 就是一个内存块底层是有一个数组。数据的读取写入是通过 Buffer这个和 BIO是不同的BIO 中要么是输入流或者是输出流不能双向但是 NIO 的 Buffer 是可以读也可以写需要 flip 方法切换 Channel 是双向的可以返回底层操作系统的情况比如 Linux底层的操作系统通道就是双向的。
缓冲区Buffer
基本介绍
缓冲区Buffer缓冲区本质上是一个可以读写数据的内存块可以理解成是一个容器对象含数组该对象提供了一组方法可以更轻松地使用内存块缓冲区对象内置了一些机制能够跟踪和记录缓冲区的状态变化情况。Channel 提供从文件、网络读取数据的渠道但是读取或写入的数据都必须经由 Buffer如图:【后面举例说明】值得注意的是缓存区里面的flip反转方法因为缓冲区底层是数组
在Netty中缓冲区是一个非常重要的概念它被用于在网络通信中传输数据。在Netty中缓冲区有两个指针一个是读指针一个是写指针。当我们向缓冲区中写入数据时写指针会向前移动而读指针不会移动。同样地当我们从缓冲区中读取数据时读指针会向前移动而写指针不会移动。这就导致了一个问题即读写指针的位置不确定我们无法确定缓冲区中有多少数据是有效的。
为了解决这个问题Netty引入了flip()方法。
flip方法 反转此缓冲区将position给limit然后将position置为0其实就是切换读写模式clear方法 清除此缓冲区将position置为0把capacity的值给limit。这样一来我们就可以确定缓冲区中有多少数据是有效的了。
在Netty中flip()方法通常在写入数据后被调用以便我们可以读取刚刚写入的数据。在读取数据后我们可以调用clear()方法来清空缓冲区以便我们可以再次写入数据。 Buffer 类及其子类
在 NIO 中Buffer 是一个顶层父类它是一个**抽象类**类的层级关系图 Buffer 类定义了所有的缓冲区都具有的四个属性来提供关于其所包含的数据元素的信息 Buffer 类相关方法一览 ByteBuffer
从前面可以看出对于 Java 中的基本数据类型boolean 除外都有一个 Buffer 类型与之相对应最常用的自然是 ByteBuffer 类二进制数据该类的主要方法如下 通道Channel
基本介绍
NIO 的通道类似于流但有些区别如下 通道可以同时进行读写而流只能读或者只能写通道可以实现异步读写数据通道可以从缓冲读数据也可以写数据到缓冲: BIO 中的 Stream 是单向的例如 FileInputStream 对象只能进行读取数据的操作而 NIO 中的通道Channel是双向的可以读操作也可以写操作。Channel 在 NIO 中是一个接口 public interface Channel extends Closeable{}常用的 Channel 类有FileChannel、DatagramChannel、ServerSocketChannel 和 SocketChannel。【ServerSocketChanne 类似 ServerSocket、SocketChannel 类似 Socket】FileChannel 用于文件的数据读写DatagramChannel 用于 UDP 的数据读写ServerSocketChannel 和 SocketChannel 用于 TCP 的数据读写。图示 FileChannel 类
FileChannel 主要用来对本地文件进行 IO 操作常见的方法有
public int read(ByteBuffer dst)从通道读取数据并放到缓冲区中类似于缓冲区-内存通道-磁盘public int write(ByteBuffer src)把缓冲区的数据写到通道中public long transferFrom(ReadableByteChannel src, long position, long count)从目标通道中复制数据到当前通道public long transferTo(long position, long count, WritableByteChannel target)把数据从当前通道复制给目标通道
应用实例1 - 本地文件写数据
实例要求
使用前面学习后的 ByteBuffer缓冲和 FileChannel通道将 “hello,尚硅谷” 写入到 file01.txt 中文件不存在就创建代码演示
package com.atguigu.nio;import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;//通过IO流获取通道Channel
public class NIOFileChannel01 {public static void main(String[] args) throws Exception {String str hello,尚硅谷;//创建一个输出流 - channelFileOutputStream fileOutputStream new FileOutputStream(d:\\file01.txt);//通过 fileOutputStream 获取对应的 FileChannel//这个 fileChannel 真实类型是 FileChannelImplFileChannel fileChannel fileOutputStream.getChannel();//创建一个缓冲区 ByteBufferByteBuffer byteBuffer ByteBuffer.allocate(1024);//将 str 放入 byteBufferbyteBuffer.put(str.getBytes());//对 byteBuffer 进行 flipbyteBuffer.flip();//将 byteBuffer 数据写入到 fileChannelfileChannel.write(byteBuffer);fileOutputStream.close();}
}应用实例2 - 本地文件读数据
实例要求
使用前面学习后的 ByteBuffer缓冲和 FileChannel通道将 file01.txt 中的数据读入到程序并显示在控制台屏幕假定文件已经存在代码演示
package com.atguigu.nio;import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;//通过IO流获取通道Channel
public class NIOFileChannel02 {public static void main(String[] args) throws Exception {//创建文件的输入流File file new File(d:\\file01.txt);FileInputStream fileInputStream new FileInputStream(file);//通过 fileInputStream 获取对应的 FileChannel - 实际类型 FileChannelImplFileChannel fileChannel fileInputStream.getChannel();//创建缓冲区ByteBuffer byteBuffer ByteBuffer.allocate((int)file.length());//将通道的数据读入到 BufferfileChannel.read(byteBuffer);//将 byteBuffer 的字节数据转成 StringSystem.out.println(new String(byteBuffer.array()));fileInputStream.close();}
}应用实例3 - 使用一个 Buffer 完成文件读取、写入
实例要求
使用 FileChannel通道和方法 read、write完成文件的拷贝拷贝一个文本文件 1.txt放在项目下即可代码演示 package com.atguigu.nio;import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;public class NIOFileChannel03 {public static void main(String[] args) throws Exception {FileInputStream fileInputStream new FileInputStream(1.txt);FileChannel fileChannel01 fileInputStream.getChannel();FileOutputStream fileOutputStream new FileOutputStream(2.txt);FileChannel fileChannel02 fileOutputStream.getChannel();ByteBuffer byteBuffer ByteBuffer.allocate(512);while (true) { //循环读取//这里有一个重要的操作一定不要忘了/*public final Buffer clear() {position 0;limit capacity;mark -1;return this;}*/byteBuffer.clear(); //清空 bufferint read fileChannel01.read(byteBuffer);System.out.println(read read);//这里如果缓冲区的容量过小一次性读不完文件中的数据可能就会有问题此时position和limit相同了此时read返回值是0while会一直循环无法break只有每一遍读完就clear重置一次标识位才能正常读取完。if (read -1) { //表示读完break;}//将 buffer 中的数据写入到 fileChannel02--2.txtbyteBuffer.flip();fileChannel02.write(byteBuffer);}//关闭相关的流fileInputStream.close();fileOutputStream.close();}
}应用实例4 - 拷贝文件 transferFrom 方法
实例要求使用 FileChannel通道和方法 transferFrom完成文件的拷贝拷贝一张图片代码演示
package com.atguigu.nio;import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.channels.FileChannel;public class NIOFileChannel04 {public static void main(String[] args) throws Exception {//创建相关流FileInputStream fileInputStream new FileInputStream(d:\\a.jpg);FileOutputStream fileOutputStream new FileOutputStream(d:\\a2.jpg);//获取各个流对应的 FileChannelFileChannel sourceCh fileInputStream.getChannel();FileChannel destCh fileOutputStream.getChannel();//使用 transferForm 完成拷贝destCh.transferFrom(sourceCh, 0, sourceCh.size());//关闭相关通道和流sourceCh.close();destCh.close();fileInputStream.close();fileOutputStream.close();}
}关于 Buffer 和 Channel 的注意事项和细节
ByteBuffer 支持类型化的 put 和 getput 放入的是什么数据类型get 就应该使用相应的数据类型来取出否则可能有 BufferUnderflowException 异常。【举例说明】
package com.atguigu.nio;import java.nio.ByteBuffer;public class NIOByteBufferPutGet {public static void main(String[] args) {//创建一个 BufferByteBuffer buffer ByteBuffer.allocate(64);//类型化方式放入数据buffer.putInt(100);buffer.putLong(9);buffer.putChar(尚);buffer.putShort((short) 4);//取出buffer.flip();System.out.println();System.out.println(buffer.getInt());System.out.println(buffer.getLong());System.out.println(buffer.getChar());System.out.println(buffer.getShort());}
}可以将一个普通 Buffer 转成只读 Buffer【举例说明】
package com.atguigu.nio;import java.nio.ByteBuffer;public class ReadOnlyBuffer {public static void main(String[] args) {//创建一个 bufferByteBuffer buffer ByteBuffer.allocate(64);for (int i 0; i 64; i) {buffer.put((byte) i);}//读取buffer.flip();//得到一个只读的 BufferByteBuffer readOnlyBuffer buffer.asReadOnlyBuffer();System.out.println(readOnlyBuffer.getClass());//读取while (readOnlyBuffer.hasRemaining()) {System.out.println(readOnlyBuffer.get());}readOnlyBuffer.put((byte) 100); //ReadOnlyBufferException}
}NIO 还提供了 MappedByteBuffer可以让文件直接在内存堆外的内存中进行修改而如何同步到文件由 NIO 来完成。【举例说明】
package com.atguigu.nio;import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;/*** 说明 1.MappedByteBuffer 可让文件直接在内存堆外内存修改,操作系统不需要拷贝一次*/
public class MappedByteBufferTest {public static void main(String[] args) throws Exception {RandomAccessFile randomAccessFile new RandomAccessFile(1.txt, rw);//获取对应的通道FileChannel channel randomAccessFile.getChannel();/*** 参数 1:FileChannel.MapMode.READ_WRITE 使用的读写模式* 参数 20可以直接修改的起始位置* 参数 3:5: 是映射到内存的大小不是索引位置即将 1.txt 的多少个字节映射到内存* 可以直接修改的范围就是 0-5* 实际类型 DirectByteBuffer*/MappedByteBuffer mappedByteBuffer channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 5);mappedByteBuffer.put(0, (byte) H);mappedByteBuffer.put(3, (byte) 9);mappedByteBuffer.put(5, (byte) Y);//IndexOutOfBoundsExceptionrandomAccessFile.close();System.out.println(修改成功~~);}
}前面我们讲的读写操作都是通过一个 Buffer 完成的NIO 还支持通过多个 Buffer即 Buffer数组完成读写操作即 Scattering 和 Gathering【举例说明】
package com.atguigu.nio;import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Arrays;/*** Scattering将数据写入到 buffer 时可以采用 buffer 数组依次写入 [分散]* Gathering从 buffer 读取数据时可以采用 buffer 数组依次读*/
public class ScatteringAndGatheringTest {public static void main(String[] args) throws Exception {//使用 ServerSocketChannel 和 SocketChannel 网络ServerSocketChannel serverSocketChannel ServerSocketChannel.open();InetSocketAddress inetSocketAddress new InetSocketAddress(7000);//绑定端口到 socket并启动serverSocketChannel.socket().bind(inetSocketAddress);//创建 buffer 数组ByteBuffer[] byteBuffers new ByteBuffer[2];byteBuffers[0] ByteBuffer.allocate(5);byteBuffers[1] ByteBuffer.allocate(3);//等客户端连接 (telnet)SocketChannel socketChannel serverSocketChannel.accept();int messageLength 8; //假定从客户端接收 8 个字节//循环的读取while (true) {int byteRead 0;while (byteRead messageLength) {long l socketChannel.read(byteBuffers);byteRead l; //累计读取的字节数System.out.println(byteRead byteRead);//使用流打印,看看当前的这个 buffer 的 position 和 limitArrays.asList(byteBuffers).stream().map(buffer - position buffer.position() , limit buffer.limit()).forEach(System.out::println);}//将所有的 buffer 进行 flipArrays.asList(byteBuffers).forEach(buffer - buffer.flip());//将数据读出显示到客户端long byteWirte 0;while (byteWirte messageLength) {long l socketChannel.write(byteBuffers);//byteWirte l;}//将所有的buffer进行clearArrays.asList(byteBuffers).forEach(buffer - {buffer.clear();});System.out.println(byteRead byteRead , byteWrite byteWirte , messagelength messageLength);}}
}Selector选择器
基本介绍
Java 的 NIO用非阻塞的 IO 方式。可以用一个线程处理多个的客户端连接就会使用到 Selector选择器。Selector 能够检测多个注册的通道上是否有事件发生注意多个 Channel 以事件的方式可以注册到同一个 Selector如果有事件发生便获取事件然后针对每个事件进行相应的处理。这样就可以只用一个单线程去管理多个通道也就是管理多个连接和请求。只有在连接/通道真正有读写事件发生时才会进行读写就大大地减少了系统开销并且不必为每个连接都创建一个线程不用去维护多个线程。避免了多线程之间的上下文切换导致的开销。
Selector 示意图和特点说明 说明如下
Netty 的 IO 线程 NioEventLoop 聚合了 Selector选择器也叫多路复用器可以同时并发处理成百上千个客户端连接。当线程从某客户端 Socket 通道进行读写数据时若没有数据可用时该线程可以进行其他任务。线程通常将非阻塞 IO 的空闲时间用于在其他通道上执行 IO 操作所以单独的线程可以管理多个输入和输出通道。由于读写操作都是非阻塞的这就可以充分提升 IO 线程的运行效率避免由于频繁 I/O 阻塞导致的线程挂起。一个 I/O 线程可以并发处理 N 个客户端连接和读写操作这从根本上解决了传统同步阻塞 I/O 一连接一线程模型架构的性能、弹性伸缩能力和可靠性都得到了极大的提升。
Selector 类相关方法 注意事项
NIO 中的 ServerSocketChannel 功能类似 ServerSocket、SocketChannel 功能类似 Socket。Selector 相关方法说明 selector.select(); //阻塞selector.select(1000); //阻塞 1000 毫秒在 1000 毫秒后返回selector.wakeup(); //唤醒 selectorselector.selectNow(); //不阻塞立马返还
NIO 非阻塞网络编程原理分析图
NIO 非阻塞网络编程相关的Selector、SelectionKey、ServerScoketChannel 和 SocketChannel关系梳理图 对上图的说明
当客户端连接时会通过 ServerSocketChannel 得到 SocketChannel。Selector 进行监听 select 方法返回有事件发生的通道的个数。这个方法监听不到事件发生时会阻塞可以设置最多阻塞的时间还可以使用wakeup唤醒。将 socketChannel 注册到 Selector 上register(Selector sel, int ops)一个 Selector 上可以注册多个 SocketChannel。注册后返回一个 SelectionKey会和该 Selector 关联集合。进一步得到各个 SelectionKey有事件发生。在通过 SelectionKey 反向获取 SocketChannel方法 channel()。可以通过得到的 channel完成业务处理。直接看后面代码吧
NIO 非阻塞网络编程快速入门
案例
编写一个 NIO 入门案例实现服务器端和客户端之间的数据简单通讯非阻塞目的理解 NIO 非阻塞网络编程机制
package com.atguigu.nio;import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;public class NIOServer {public static void main(String[] args) throws Exception{//创建ServerSocketChannel - ServerSocketServerSocketChannel serverSocketChannel ServerSocketChannel.open();//得到一个Selecor对象Selector selector Selector.open();//绑定一个端口6666, 在服务器端监听serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(6666));//设置为非阻塞如果使用阻塞IO那么当应用程序调用accept()方法时如果没有客户端连接到服务器那么应用程序将会被阻塞直到有客户端连接到服务器。如果使用非阻塞IO那么当应用程序调用accept()方法时如果没有客户端连接到服务器那么accept()方法将会立即返回一个特殊的值表示没有客户端连接到服务器。serverSocketChannel.configureBlocking(false);//把 serverSocketChannel 注册到 selector 关心 事件为 OP_ACCEPT pos_1serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);System.out.println(注册后的selectionkey 数量 selector.keys().size()); // 1//循环等待客户端连接while (true) {//这里我们等待1秒如果没有事件发生, 返回if(selector.select(1000) 0) { //没有事件发生System.out.println(服务器等待了1秒无连接);continue;}//如果返回的0, 就获取到相关的 selectionKey集合//1.如果返回的0 表示已经获取到关注的事件//2. selector.selectedKeys() 返回关注事件的集合// 通过 selectionKeys 反向获取通道SetSelectionKey selectionKeys selector.selectedKeys();System.out.println(selectionKeys 数量 selectionKeys.size());//遍历 SetSelectionKey, 使用迭代器遍历IteratorSelectionKey keyIterator selectionKeys.iterator();while (keyIterator.hasNext()) {//获取到SelectionKeySelectionKey key keyIterator.next();//根据key 对应的通道发生的事件做相应处理if(key.isAcceptable()) { //如果是 OP_ACCEPT, 有新的客户端连接//该该客户端生成一个 SocketChannelSocketChannel socketChannel serverSocketChannel.accept();System.out.println(客户端连接成功 生成了一个 socketChannel socketChannel.hashCode());//将 SocketChannel 设置为非阻塞socketChannel.configureBlocking(false);//将socketChannel 注册到selector, 关注事件为 OP_READ 同时给socketChannel//关联一个BuffersocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(1024));System.out.println(客户端连接后 注册的selectionkey 数量 selector.keys().size()); //2,3,4..}if(key.isReadable()) { //发生 OP_READ//通过key 反向获取到对应channelSocketChannel channel (SocketChannel)key.channel();//获取到该channel关联的bufferByteBuffer buffer (ByteBuffer)key.attachment();channel.read(buffer);System.out.println(form 客户端 new String(buffer.array()));}//手动从集合中移动当前的selectionKey, 防止重复操作keyIterator.remove();}}}
} pos1 1、对操作系统有一定了解的同学就会大概知道这里监听的是一个Accept通道。这个通道的 作用就是监听实际建立连接了还会有一个通道。 2、简单说一下为什么。因为客户端发请求的时候服务器这边是肯定要先有一个监听通道 监听某个端口是否有客户端要建立链接如果有客户端想要建立链接那么会再创建一个和 客户端真正通信的通道。 3、如果有其它客户端还想要建立链接这个Accept监听端口监听到了就会再创建几个真正 的通信通道。 4、也就是Server的一个端口可以建立多个TCP连接因为IP层协议通过 目标地址端口源地址源端口四个信息识别一个上下文 顺便插一句嘴因为学netty的过程中发现计算机网络和操作系统蛮重要的所以接下来会写几篇这方面的文章 package com.atguigu.nio;import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;public class NIOClient {public static void main(String[] args) throws Exception{//得到一个网络通道SocketChannel socketChannel SocketChannel.open();//设置非阻塞socketChannel.configureBlocking(false);//提供服务器端的ip 和 端口InetSocketAddress inetSocketAddress new InetSocketAddress(127.0.0.1, 6666);//连接服务器if (!socketChannel.connect(inetSocketAddress)) {while (!socketChannel.finishConnect()) {System.out.println(因为连接需要时间客户端不会阻塞可以做其它工作..);}}//...如果连接成功就发送数据String str hello, 尚硅谷~;//Wraps a byte array into a bufferByteBuffer buffer ByteBuffer.wrap(str.getBytes());//发送数据将 buffer 数据写入 channelsocketChannel.write(buffer);System.in.read();}
}实际执行效果可以复制代码去试下
SelectionKey
SelectionKey表示 Selector 和网络通道的注册关系共四种 int OP_ACCEPT有新的网络连接可以 accept值为 16int OP_CONNECT代表连接已经建立值为 8int OP_READ代表读操作值为 1int OP_WRITE代表写操作值为 4
源码中
public static final int OP_READ 1 0;
public static final int OP_WRITE 1 2;
public static final int OP_CONNECT 1 3;
public static final int OP_ACCEPT 1 4;SelectionKey 相关方法 ServerSocketChannel
ServerSocketChannel 在服务器端监听新的客户端 Socket 连接负责监听不负责实际的读写操作相关方法如下 SocketChannel
SocketChannel网络 IO 通道具体负责进行读写操作。NIO 把缓冲区的数据写入通道或者把通道里的数据读到缓冲区。相关方法如下 NIO网络编程应用实例 - 群聊系统
实例要求
编写一个 NIO 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 NIO 非阻塞网络编程机制示意图分析和代码 代码 // 服务端package com.atguigu.nio.groupchat;import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.Channel;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;public class GroupChatServer {//定义属性private Selector selector;private ServerSocketChannel listenChannel;private static final int PORT 6667;//构造器//初始化工作public GroupChatServer() {try {//得到选择器selector Selector.open();//ServerSocketChannellistenChannel ServerSocketChannel.open();//绑定端口listenChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(PORT));//设置非阻塞模式listenChannel.configureBlocking(false);//将该 listenChannel 注册到 selectorlistenChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}public void listen() {try {//循环处理while (true) {int count selector.select();if (count 0) { //有事件处理// 遍历得到 selectionKey 集合IteratorSelectionKey iterator selector.selectedKeys().iterator();while (iterator.hasNext()) {//取出 selectionkeySelectionKey key iterator.next();//监听到 acceptif (key.isAcceptable()) {SocketChannel sc listenChannel.accept();sc.configureBlocking(false);//将该 sc 注册到 seletorsc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);//提示System.out.println(sc.getRemoteAddress() 上线 );}if (key.isReadable()) {//通道发送read事件即通道是可读的状态// 处理读(专门写方法..)readData(key);}//当前的 key 删除防止重复处理iterator.remove();}} else {System.out.println(等待....);}}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {//发生异常处理....}}//读取客户端消息public void readData(SelectionKey key) {SocketChannel channel null;try {//得到 channelchannel (SocketChannel) key.channel();//创建 bufferByteBuffer buffer ByteBuffer.allocate(1024);int count channel.read(buffer);//根据 count 的值做处理if (count 0) {//把缓存区的数据转成字符串String msg new String(buffer.array());//输出该消息System.out.println(form客户端: msg);//向其它的客户端转发消息(去掉自己),专门写一个方法来处理sendInfoToOtherClients(msg, channel);}} catch (IOException e) {try {System.out.println(channel.getRemoteAddress() 离线了..);//取消注册key.cancel();//关闭通道channel.close();} catch (IOException e2) {e2.printStackTrace();}}}//转发消息给其它客户(通道)private void sendInfoToOtherClients(String msg, SocketChannel self) throws IOException {System.out.println(服务器转发消息中...);//遍历所有注册到 selector 上的 SocketChannel,并排除 selffor (SelectionKey key : selector.keys()) {//通过 key 取出对应的 SocketChannelChannel targetChannel key.channel();//排除自己if (targetChannel instanceof SocketChannel targetChannel ! self) {//转型SocketChannel dest (SocketChannel) targetChannel;//将 msg 存储到 bufferByteBuffer buffer ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());//将 buffer 的数据写入通道dest.write(buffer);}}}public static void main(String[] args) {//创建服务器对象GroupChatServer groupChatServer new GroupChatServer();groupChatServer.listen();}
}// 客户端package com.atguigu.nio.groupchat;import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Scanner;public class GroupChatClient {//定义相关的属性private final String HOST 127.0.0.1;//服务器的ipprivate final int PORT 6667;//服务器端口private Selector selector;private SocketChannel socketChannel;private String username;//构造器,完成初始化工作public GroupChatClient() throws IOException {selector Selector.open();//连接服务器socketChannel SocketChannel.open(new InetSocketAddress(HOST, PORT));//设置非阻塞socketChannel.configureBlocking(false);//将 channel 注册到selectorsocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);//得到 usernameusername socketChannel.getLocalAddress().toString().substring(1);System.out.println(username is ok...);}//向服务器发送消息public void sendInfo(String info) {info username 说 info;try {socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(info.getBytes()));} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}//读取从服务器端回复的消息public void readInfo() {try {int readChannels selector.select();if (readChannels 0) {//有可以用的通道IteratorSelectionKey iterator selector.selectedKeys().iterator();while (iterator.hasNext()) {SelectionKey key iterator.next();if (key.isReadable()) {//得到相关的通道SocketChannel sc (SocketChannel) key.channel();//得到一个 BufferByteBuffer buffer ByteBuffer.allocate(1024);//读取sc.read(buffer);//把读到的缓冲区的数据转成字符串String msg new String(buffer.array());System.out.println(msg.trim());}}iterator.remove(); //删除当前的 selectionKey,防止重复操作} else {//System.out.println(没有可以用的通道...);}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}public static void main(String[] args) throws Exception {//启动我们客户端GroupChatClient chatClient new GroupChatClient();//启动一个线程,每个 3 秒读取从服务器发送数据new Thread() {public void run() {while (true) {chatClient.readInfo();try {Thread.currentThread().sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}.start();//发送数据给服务器端Scanner scanner new Scanner(System.in);while (scanner.hasNextLine()) {String s scanner.nextLine();chatClient.sendInfo(s);}}
}NIO与零拷贝
零拷贝基本介绍
零拷贝是网络编程的关键很多性能优化都离不开。在 Java 程序中常用的零拷贝有 mmap内存映射和 sendFile。那么他们在 OS 里到底是怎么样的一个的设计我们分析 mmap 和 sendFile 这两个零拷贝。另外我们看下 NIO 中如何使用零拷贝。
传统 IO 数据读写
Java 传统 IO 和网络编程的一段代码
File file new File(test.txt);
RandomAccessFile raf new RandomAccessFile(file, rw);byte[] arr new byte[(int) file.length()];
raf.read(arr);Socket socket new ServerSocket(8080).accept();
socket.getOutputStream().write(arr);传统 IO 模型
1、将磁盘文件读取到操作系统内核缓冲区 2、将内核缓冲区的数据拷贝到用户空间的缓冲区 3、数据从用户空间缓冲区拷贝到内核的socket网络发送缓冲区 4、数据从内核的socket网络发送缓冲区拷贝到网卡接口硬件的缓冲区由网卡进行网络传输。
总计四次拷贝。 DMAdirect memory access 直接内存拷贝不使用 CPU mmap 优化
mmap 通过内存映射将用户数据映射到内核缓冲区同时用户空间可以共享内核空间的数据。这样在进行网络传输时就**可以减少内核空间到用户空间的拷贝次数。**如下图mmap 示意图 优化后三次拷贝 四次上下文切换。
sendFile 优化
Linux2.1 版本提供了 sendFile 函数其基本原理如下数据根本不经过用户态直接从内核缓冲区进入到 SocketBuffer同时由于和用户态完全无关就减少了一次上下文切换示意图和小结 提示零拷贝从操作系统角度是没有 cpu 拷贝Linux在2.4 版本中做了一些修改避免了从内核缓冲区拷贝到 Socketbuffer 的操作直接拷贝到协议栈从而再一次减少了数据拷贝。具体如下图和小结 这里其实有一次 cpu 拷贝 kernel buffer - socket buffer 但是拷贝的信息很少比如 lenght、offset 消耗低可以忽略
零拷贝的再次理解
我们说零拷贝是从操作系统的角度来说的。因为内核缓冲区之间没有数据是重复的或者说是需要拷贝的信息很少只有 kernel buffer 有一份数据。零拷贝不仅仅带来更少的数据复制还能带来其他的性能优势例如更少的上下文切换更少的 CPU 缓存伪共享以及无 CPU 校验和计算。
mmap 和 sendFile 的区别
mmap 适合小数据量读写sendFile 适合大文件传输。mmap 需要 4 次上下文切换3 次数据拷贝sendFile 需要 3 次上下文切换最少 2 次数据拷贝。sendFile 可以利用 DMA 方式减少 CPU 拷贝mmap 则不能必须从内核拷贝到 Socket缓冲区。
NIO 零拷贝案例
案例要求
使用传统的 IO 方法传递一个大文件使用 NIO 零拷贝方式传递transferTo一个大文件看看两种传递方式耗时时间分别是多少
NewIOServer.javapackage com.atguigu.nio.zerocopy;import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;//服务器
public class NewIOServer {public static void main(String[] args) throws Exception {InetSocketAddress address new InetSocketAddress(7001);ServerSocketChannel serverSocketChannel ServerSocketChannel.open();ServerSocket serverSocket serverSocketChannel.socket();serverSocket.bind(address);//创建bufferByteBuffer byteBuffer ByteBuffer.allocate(4096);while (true) {SocketChannel socketChannel serverSocketChannel.accept();int readcount 0;while (-1 ! readcount) {try {readcount socketChannel.read(byteBuffer);} catch (Exception ex) {// ex.printStackTrace();break;}//byteBuffer.rewind(); //倒带 position 0 mark 作废}}}
}NewIOClient.javapackage com.atguigu.nio.zerocopy;import java.io.FileInputStream;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;public class NewIOClient {public static void main(String[] args) throws Exception {SocketChannel socketChannel SocketChannel.open();socketChannel.connect(new InetSocketAddress(localhost, 7001));String filename protoc-3.6.1-win32.zip;//得到一个文件channelFileChannel fileChannel new FileInputStream(filename).getChannel();//准备发送long startTime System.currentTimeMillis();//在 linux 下一个 transferTo 方法就可以完成传输//在 windows 下一次调用 transferTo 只能发送 8m, 就需要分段传输文件,而且要主要//传输时的位置》课后思考...//transferTo 底层使用到零拷贝long transferCount fileChannel.transferTo(0, fileChannel.size(), socketChannel);System.out.println(发送的总的字节数 transferCount 耗时: (System.currentTimeMillis() - startTime));//关闭fileChannel.close();}
}Java AIO 基本介绍
JDK7 引入了 AsynchronousI/O即 AIO。在进行 I/O 编程中常用到两种模式Reactor 和 Proactor。Java 的 NIO 就是 Reactor当有事件触发时服务器端得到通知进行相应的处理AIO 即 NIO2.0叫做异步不阻塞的 IO。AIO 引入异步通道的概念采用了 Proactor 模式简化了程序编写有效的请求才启动线程它的特点是先由操作系统完成后才通知服务端程序启动线程去处理一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用目前 AIO 还没有广泛应用Netty 也是基于 NIO而不是 AIO因此我们就不详解 AIO 了有兴趣的同学可以参考《Java新一代网络编程模型AIO原理及Linux系统AIO介绍》
BIO、NIO、AIO 对比表
BIONIOAIOIO模型同步阻塞同步非阻塞多路复用异步非阻塞编程难度简单复杂复杂可靠性差好好吞吐量低高高
举例说明
同步阻塞到理发店理发就一直等理发师直到轮到自己理发。同步非阻塞到理发店理发发现前面有其它人理发给理发师说下先干其他事情一会过来看是否轮到自己.异步非阻塞给理发师打电话让理发师上门服务自己干其它事情理发师自己来家给你理发 title: Netty入门-第二话 tags:
Netty categories:Netty入门 keywords: Netty description: 对Netty的架构进行了解析主要是Reactor设计模式的多种解决方案。同时讲解了Netty的核心模块组件。 cover: ‘https://npm.elemecdn.com/lql_staticlatest/logo/netty_logo.jpg’ abbrlink: f846f3f date: 2021-04-15 14:21:58 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是一个异步的、基于事件驱动的网络应用框架用以快速开发高性能、高可靠性的网络IO程序。 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JDK5Netty3.x或 6Netty4.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
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
针对传统阻塞 I/O 服务模型的 2 个缺点解决方案
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ServiceHandlerC1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ServiceHandlerReactor 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这里只是创建了handler,在处理数据请求的时候才会使用。如果是数据请求而不是连接请求则由 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 handlerhandler 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过度依赖主线程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 在多线程中运行这里可以有一个或多个Reactor主线程主线程也有多个Reactor子线程。 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一个MainReactor可以有多个子SubReator.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 clientReactor 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 Netty 通过 Reactor 模型基于多路复用器接收并处理用户请求内部实现了两个线程池 boss 线程池和 work 线程池其中 boss 线程池的线程负责处理请求的 accept 事件当接收 到 accept连接 事件的请求时获取到对应的 SocketChannel,然后把对应的 SocketChannel封装到一个 NioSocketChannel 中并交给 work 线程池其中 work 线程池负责请求的 read 和 write 事件由对应的 Handler 处理。
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 NioEventLoopGroupNioEventLoopGroup 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 NioEventLoopNioEventLoop 表示一个不断循环的执行处理任务的线程事件循环每个 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 连接事件处理 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 readwrite 事件处理 I/O 事件即 readwrite 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 管道中维护了很多的处理器用于进行业务处理。这个点目前只是简单的讲后面重点说
NIO中的管道pipeline与通道channel的关系和作用是什么
在NIO中管道pipeline和通道channel是两个重要的概念。
管道是连接多个处理器的链表。处理器handler是负责处理IO事件的对象。管道可以将IO事件从一个处理器传递到另一个处理器从而实现对IO事件的复杂处理。
通道是连接到IO资源如文件、套接字等的对象。通道可以用于读取、写入、连接、断开等操作。
管道与通道的关系
管道与通道的关系是“一对多”。一个通道可以连接多个管道一个管道也可以连接多个通道。
管道的作用
管道的作用主要有以下几个
将IO事件从一个处理器传递到另一个处理器从而实现对IO事件的复杂处理。实现IO事件的链式处理。实现IO事件的异步处理。
举例说明
以下是一个简单的管道示例
Java
public class PipelineExample {public static void main(String[] args) throws Exception {// 创建一个通道SocketChannel channel SocketChannel.open();channel.connect(localhost, 8080);// 创建一个管道ChannelPipeline pipeline channel.pipeline();// 添加一个处理器pipeline.addLast(handler1, new Handler1());pipeline.addLast(handler2, new Handler2());// 读取数据channel.read();}
}class Handler1 implements ChannelHandler {Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {System.out.println(Handler1: msg);}
}class Handler2 implements ChannelHandler {Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {System.out.println(Handler2: msg);}
}在该示例中我们创建了一个SocketChannel通道并创建了一个管道。然后我们将两个处理器添加到管道中。
当我们读取数据时数据会首先传递给Handler1处理器然后传递给Handler2处理器。Handler1和Handler2可以对数据进行不同的处理。
因此管道可以用于实现对IO事件的复杂处理。类似于过滤器使用处理器来对事件进行过滤。
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 代码如下这里的通道是用于进行数据传输
NettyServer
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 {//创建BossGroup 和 WorkerGroup//说明//1. 创建两个线程组 bossGroup 和 workerGroup//2. bossGroup 只是处理连接请求 , 真正的和客户端业务处理会交给 workerGroup完成//3. 两个都是无限循环//4. bossGroup 和 workerGroup 含有的子线程(NioEventLoop)的个数// 默认实际 cpu核数 * 2EventLoopGroup bossGroup new NioEventLoopGroup(1);EventLoopGroup workerGroup new NioEventLoopGroup(); //8try {//创建服务器端的启动对象配置参数ServerBootstrap bootstrap new ServerBootstrap();//使用链式编程来进行设置bootstrap.group(bossGroup, workerGroup) //设置两个线程组.channel(NioServerSocketChannel.class) //使用NioSocketChannel 作为服务器的通道实现.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128) // 设置线程队列等待连接个数.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true) //设置保持活动连接状态
// .handler(null) // 该 handler对应 bossGroup , childHandler 对应 workerGroup.childHandler(new ChannelInitializerSocketChannel() {//创建一个通道初始化对象(匿名对象)创建不同的通道处理不同的任务队列//给pipeline 设置处理器Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {System.out.println(客户socketchannel hashcode ch.hashCode()); //可以使用一个集合管理 SocketChannel 再推送消息时可以将业务加入到各个channel 对应的 NIOEventLoop 的 taskQueue 或者 scheduleTaskQueuech.pipeline().addLast(new NettyServerHandler());}}); // 给我们的workerGroup 的 EventLoop 对应的管道设置处理器System.out.println(.....服务器 is ready...);//绑定一个端口并且同步生成了一个 ChannelFuture 对象也就是立马返回这样一个对象用与监听通道的事件//启动服务器(并绑定端口)ChannelFuture cf bootstrap.bind(6668).sync();//给cf 注册监听器监控我们关心的事件cf.addListener(new ChannelFutureListener() {Overridepublic 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);}}});//对关闭通道事件 进行监听cf.channel().closeFuture().sync();}finally {bossGroup.shutdownGracefully();workerGroup.shutdownGracefully();}}}NettyServerHandler
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;/*
说明
1. 我们自定义一个Handler 需要继承netty 规定好的某个HandlerAdapter(规范)
2. 这时我们自定义一个Handler , 才能称为一个handler*/
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {//读取数据事件(这里我们可以读取客户端发送的消息)/*1. ChannelHandlerContext ctx:上下文对象, 含有 管道pipeline , 通道channel, 地址2. Object msg: 就是客户端发送的数据 默认Object*/Overridepublic 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(); //本质是一个双向链表//将 msg 转成一个 ByteBuf//ByteBuf 是 Netty 提供的不是 NIO 的 ByteBuffer.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());}//数据读取完毕Overridepublic void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//writeAndFlush 是 write flush//将数据写入到缓存并刷新//一般讲我们对这个发送的数据进行编码并发送到客户端ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(hello, 客户端~(^ω^)喵1, CharsetUtil.UTF_8));}//发生异常后, 一般是需要关闭通道Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {ctx.close();}
}NettyClient
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 {//客户端需要一个事件循环组EventLoopGroup group new NioEventLoopGroup();try {//创建客户端启动对象//注意客户端使用的不是 ServerBootstrap 而是 BootstrapBootstrap bootstrap new Bootstrap();//设置相关参数bootstrap.group(group) //设置线程组.channel(NioSocketChannel.class) // 设置客户端通道的实现类(反射).handler(new ChannelInitializerSocketChannel() {Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ch.pipeline().addLast(new NettyClientHandler()); //加入自己的处理器}});System.out.println(客户端 ok..);//启动客户端去连接服务器端//关于 ChannelFuture 要分析涉及到netty的异步模型ChannelFuture channelFuture bootstrap.connect(127.0.0.1, 6668).sync();//对关闭通道事件 进行监听channelFuture.channel().closeFuture().sync();}finally {group.shutdownGracefully();}}
}NettyClientHandler
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 {//当通道就绪就会触发该方法Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {System.out.println(client ctx);//向服务器发送信息ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(hello, server: (^ω^)喵, CharsetUtil.UTF_8));}//当通道有读取事件时会触发Overridepublic 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());}Overridepublic 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下面的任务是异步执行的 不过Thread.sleep让同一个线程进入了等待状态。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
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;/*** 说明* 1. 我们自定义一个Handler 需要继续netty 规定好的某个HandlerAdapter(规范)* 2. 这时我们自定义一个Handler , 才能称为一个handler*/
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {//读取数据实际(这里我们可以读取客户端发送的消息)/*** 1. ChannelHandlerContext ctx:上下文对象, 含有 管道pipeline , 通道channel, 地址* 2. Object msg: 就是客户端发送的数据 默认Object*/Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {// 比如这里我们有一个非常耗时长的业务- 异步执行 - 提交该channel 对应的// NIOEventLoop 的 taskQueue中,// 解决方案1 用户程序自定义的普通任务ctx.channel().eventLoop().execute(new Runnable() {Overridepublic 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() {Overridepublic 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());}}});//解决方案2 : 用户自定义定时任务 -》 该任务是提交到 scheduleTaskQueue中ctx.channel().eventLoop().schedule(new Runnable() {Overridepublic 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 ...);// 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(); //本质是一个双向链接, 出站入站
//
// //将 msg 转成一个 ByteBuf
// //ByteBuf 是 Netty 提供的不是 NIO 的 ByteBuffer.
// 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());}//数据读取完毕Overridepublic void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//writeAndFlush 是 write flush//将数据写入到缓存并刷新//一般讲我们对这个发送的数据进行编码ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(hello, 客户端~(^ω^)喵1, CharsetUtil.UTF_8));}//处理异常, 一般是需要关闭通道Overridepublic 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 FutureVoid 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
//绑定一个端口并且同步,生成了一个ChannelFuture对象
//启动服务器(并绑定端口)
ChannelFuture cf bootstrap.bind(6668).sync();
//给cf注册监听器监控我们关心的事件
cf.addListener(new ChannelFutureListener() {Overridepublic 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
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 {//创建Netty的两个线程组EventLoopGroup bossGroup new NioEventLoopGroup(1);EventLoopGroup workerGroup new NioEventLoopGroup();try {//创建服务启动器ServerBootstrap serverBootstrap new ServerBootstrap();//为启动器指定线程组通道以及拦截器serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class).childHandler(new TestServerInitializer());//使用ChannelFuture异步获取绑定的结果 ChannelFuture channelFuture serverBootstrap.bind(6668).sync();channelFuture.channel().closeFuture().sync();}finally {bossGroup.shutdownGracefully();workerGroup.shutdownGracefully();}}
}
TestServerInitializer
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 ChannelInitializerSocketChannel {Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {//向管道加入处理器//得到管道管道可以用来绑定handlerChannelPipeline pipeline ch.pipeline();//加入一个netty 提供的httpServerCodec codec [coder - decoder]//HttpServerCodec 说明//1. HttpServerCodec 是netty 提供的处理http的 编-解码器pipeline.addLast(MyHttpServerCodec,new HttpServerCodec());//2. 增加一个自定义的handlerpipeline.addLast(MyTestHttpServerHandler, new TestHttpServerHandler());System.out.println(ok~~~~);}
}
TestHttpServerHandler
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;/*
说明
1. SimpleChannelInboundHandler 是 ChannelInboundHandlerAdapter的子类
2. HttpObject 客户端和服务器端相互通讯的数据被封装成 HttpObject
通道初始化类都是为了拿到管道的handler可以对事件进行异步处理*/
public class TestHttpServerHandler extends SimpleChannelInboundHandlerHttpObject {//channelRead0 读取客户端数据Overrideprotected 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());//判断 msg 是不是 httprequest请求并对请求的URI进行过滤然后返回信息给浏览器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());//获取到HttpRequest httpRequest (HttpRequest) msg;//获取uri, 过滤指定的资源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;}//回复信息给浏览器 [http协议]ByteBuf content Unpooled.copiedBuffer(hello, 我是服务器, CharsetUtil.UTF_8);//构造一个http的相应即 httpresponseFullHttpResponse 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());//将构建好 response返回ctx.writeAndFlush(response);}}}Netty 核心模块组件
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 EventLooppublic B group(EventLoopGroup group)该方法用于客户端用来设置一个 EventLooppublic 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(ChannelOptionT option, T value)用来给 ServerChannel 添加配置public T ServerBootstrap childOption(ChannelOptionT 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handlerpublic 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。用与处理通道里面的管道包含的事件。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
package com.atguigu.netty.buf;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;public class NettyByteBuf01 {public static void main(String[] args) {//创建一个ByteBuf//说明//1. 创建 对象该对象包含一个数组arr , 是一个byte[10]//2. 在netty 的buffer中不需要使用flip 进行反转// 底层维护了 readerindex 和 writerIndex//3. 通过 readerindex 和 writerIndex 和 capacity 将buffer分成三个区域// 0---readerindex 已经读取的区域// readerindex---writerIndex 可读的区域// writerIndex -- capacity, 可写的区域ByteBuf buffer Unpooled.buffer(10);for (int i 0; i 10; i) {buffer.writeByte(i);}System.out.println(capacity buffer.capacity());//10//输出
// for(int i 0; ibuffer.capacity(); i) {//这个方法readerindex不会变
// System.out.println(buffer.getByte(i));
// } //上面的这个执行结果是 0到9但是readindex一直不会变 for (int i 0; i buffer.capacity(); i) {//这个方法readerindex会变System.out.println(buffer.readByte());}//下面的这个执行结果也是 0到9但是readindex会变 再次读的话需要使用resetReaderIndex方法System.out.println(执行完毕);}
}案例 2
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) {//创建ByteBufByteBuf byteBuf Unpooled.copiedBuffer(hello,world!, Charset.forName(utf-8));//使用相关的方法判断buff里面是否分配了数组if (byteBuf.hasArray()) { // true//拿到对应的字节数组数据 byte[] content byteBuf.array();//将字节数组 content 转成UTF-8格式字符串System.out.println(new String(content, Charset.forName(utf-8)));//输出的是bytyBuf的实现类以及存储信息和容量信息System.out.println(byteBuf byteBuf);System.out.println(byteBuf.arrayOffset()); // 数组偏移量目前也是0System.out.println(byteBuf.readerIndex()); // 还未开始读值是0System.out.println(byteBuf.writerIndex()); // 值是12表示要写入的话从索引为12第13个值开始写System.out.println(byteBuf.capacity()); // 容量为36//System.out.println(byteBuf.readByte()); //System.out.println(byteBuf.getByte(0)); // 第一个字节H的acs码值104int len byteBuf.readableBytes(); //可读的字节数 12System.out.println(len len);//使用for取出各个字节for (int i 0; i len; i) {System.out.println((char) byteBuf.getByte(i));}//按照某个范围读取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
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; //监听端口public GroupChatServer(int port) {this.port port;}//编写run方法处理客户端的请求public void run() throws Exception{//创建两个线程组EventLoopGroup bossGroup new NioEventLoopGroup(1);EventLoopGroup workerGroup new NioEventLoopGroup(); //8个NioEventLooptry {//创建服务启动类ServerBootstrap b new ServerBootstrap();b.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class).option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128).childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)//一直保证链接活动状态.childHandler(new ChannelInitializerSocketChannel() {//初始化通道管道(ChannelHandlerContext组成的双向链表)以及handlerOverrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {//获取到pipelineChannelPipeline pipeline ch.pipeline();//向pipeline加入解码器pipeline.addLast(decoder, new StringDecoder());//向pipeline加入编码器pipeline.addLast(encoder, new StringEncoder());//加入自己的业务处理handlerpipeline.addLast(new GroupChatServerHandler());}});System.out.println(netty 服务器启动);//异步处理监听端口ChannelFuture channelFuture b.bind(port).sync();//监听关闭channelFuture.channel().closeFuture().sync();}finally {bossGroup.shutdownGracefully();workerGroup.shutdownGracefully();}}public static void main(String[] args) throws Exception {//启动服务监听7000端口new GroupChatServer(7000).run();}
}
GroupChatServerHandler
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;
//自定义业务拦截器。因为服务器接受客户端数据在pipeline里面是入栈所以是In
public class GroupChatServerHandler extends SimpleChannelInboundHandlerString {//这样写还要自己遍历Channel比较麻烦可以使用下面的ChannelGroup//public static ListChannel channels new ArrayListChannel();//使用一个hashmap 管理私聊私聊本案例并未实现只是提供个思路//public static MapString, Channel channels new HashMapString,Channel();//定义一个channle 组管理所有的channel//GlobalEventExecutor.INSTANCE) 是全局的事件执行器是一个单例//static是因为这是所有的客户端共享的线程组private static ChannelGroup channelGroup new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE);SimpleDateFormat sdf new SimpleDateFormat(yyyy-MM-dd HH:mm:ss);//handlerAdded 表示连接建立一旦连接该方法第一个被执行//将当前channel 加入到 channelGroupOverridepublic void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {Channel channel ctx.channel();//将该客户加入聊天的信息推送给其它在线的客户端//该方法会将 channelGroup 中所有的channel 遍历并发送消息我们不需要自己遍历channelGroup.writeAndFlush([客户端] channel.remoteAddress() 加入聊天 sdf.format(new java.util.Date()) \n);channelGroup.add(channel);//私聊如何实现
// channels.putuserid100,channel;}//断开连接, 将xx客户离开信息推送给当前在线的客户与上面的建立连接对应Overridepublic 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());}//表示channel 处于活动状态, 提示 xx上线这里表示通道处于活跃状态Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//这个是给服务端看的客户端上面已经提示xxx加入群聊了System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() 上线了~);}//表示channel 处于不活动状态, 提示 xx离线了Overridepublic void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() 离线了~);}//读取数据转发给在线的每一个客户端Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception {//获取到当前channelChannel channel ctx.channel();//这时我们遍历channelGroup, 根据不同的情况回送不同的消息channelGroup.forEach(ch - {if(channel ! ch) { //不是当前的channel,转发消息给别人ch.writeAndFlush([客户] channel.remoteAddress() 发送了消息 msg \n);}else {//回显自己发送的消息ch.writeAndFlush([自己]发送了消息 msg \n);}});}Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {//发生异常关闭通道ctx.close();}
}
GroupChatClient
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 {//属性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{//创建客户端的线程组客户端只需要创建一个线程组因为客户端只需要处理自己的 I/O 事件不需要接收其他客户端的连接请求。EventLoopGroup group new NioEventLoopGroup();try {Bootstrap bootstrap new Bootstrap().group(group).channel(NioSocketChannel.class).handler(new ChannelInitializerSocketChannel() {Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {//得到pipelineChannelPipeline pipeline ch.pipeline();//加入相关handlerpipeline.addLast(decoder, new StringDecoder());pipeline.addLast(encoder, new StringEncoder());//加入自定义的handlerpipeline.addLast(new GroupChatClientHandler());}});ChannelFuture channelFuture bootstrap.connect(host, port).sync();//连接成功后得到channel来处理IO发送信息Channel channel channelFuture.channel();System.out.println(------- channel.localAddress() --------);//客户端需要输入信息创建一个扫描器Scanner scanner new Scanner(System.in);while (scanner.hasNextLine()) {String msg scanner.nextLine();//通过channel 发送信息到服务器端channel.writeAndFlush(msg \r\n);}}finally {group.shutdownGracefully();}}public static void main(String[] args) throws Exception {//指定ip端口进行聊天new GroupChatClient(127.0.0.1, 7000).run();}
}
GroupChatClientHandler
package com.atguigu.netty.groupchat;import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;public class GroupChatClientHandler extends SimpleChannelInboundHandlerString {//从服务器拿到的数据Overrideprotected 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
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{//创建两个线程组EventLoopGroup bossGroup new NioEventLoopGroup(1);EventLoopGroup workerGroup new NioEventLoopGroup(); //8个NioEventLooptry {ServerBootstrap serverBootstrap new ServerBootstrap();serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup);serverBootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class);//在bossGroup增加一个日志处理器serverBootstrap.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO));serverBootstrap.childHandler(new ChannelInitializerSocketChannel() {Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline ch.pipeline();//加入一个netty 提供 IdleStateHandler/*说明1. IdleStateHandler 是netty 提供的处理空闲状态的处理器2. long readerIdleTime : 表示多长时间没有读, 就会发送一个心跳检测包检测是否连接状态3. long writerIdleTime : 表示多长时间没有写, 就会发送一个心跳检测包检测是否连接状态4. long allIdleTime : 表示多长时间没有读写, 就会发送一个心跳检测包检测是否连接5. 文档说明 当channel没有执行就会触发一个时间triggers an {link IdleStateEvent} when a {link Channel} has not performedread, write, or both operation for a while.6. 当 IdleStateEvent 触发后 , 就会传递给管道 的下一个handler去处理通过调用(触发)下一个handler 的 userEventTiggered方法 , 在该方法中去处理 IdleStateEvent(读空闲写空闲读写空闲)7.handlerRemoved有时候是无法感知连接断掉所以还是需要心跳包的检测来判断连接是否还有效*/pipeline.addLast(new IdleStateHandler(3,5,7, TimeUnit.SECONDS));//加入一个对空闲检测进一步处理的handler(自定义)pipeline.addLast(new MyServerHandler());}});//启动服务器ChannelFuture channelFuture serverBootstrap.bind(7000).sync();channelFuture.channel().closeFuture().sync();}finally {bossGroup.shutdownGracefully();workerGroup.shutdownGracefully();}}
}
MyServerHandler
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 {/*** param ctx 上下文* param evt 事件* throws Exception*/Overridepublic void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {//状态检测事件if(evt instanceof IdleStateEvent) {//将 evt 向下转型 IdleStateEventIdleStateEvent 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..);//如果发生空闲我们关闭通道// ctx.channel().close();}}
}
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即让服务器和客户端可以相互发送请求。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客户端会感知同样浏览器关闭了服务器会感知运行界面 MyServer
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{//创建两个线程组EventLoopGroup bossGroup new NioEventLoopGroup(1);EventLoopGroup workerGroup new NioEventLoopGroup(); //8个NioEventLooptry {ServerBootstrap serverBootstrap new ServerBootstrap();serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup);serverBootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class);serverBootstrap.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO));serverBootstrap.childHandler(new ChannelInitializerSocketChannel() {Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline ch.pipeline();//因为基于http协议使用http的编码和解码器pipeline.addLast(new HttpServerCodec());//http是以块方式写添加ChunkedWriteHandler处理器pipeline.addLast(new ChunkedWriteHandler());/*说明1. http数据在传输过程中是分段, HttpObjectAggregator 就是可以将多个段聚合2. 这就就是为什么当浏览器发送大量数据时就会发出多次http请求*/pipeline.addLast(new HttpObjectAggregator(8192));/*说明1. 对应websocket 它的数据是以 帧(frame) 形式传递2. 可以看到WebSocketFrame 下面有六个子类3. 浏览器请求时 ws://localhost:7000/hello 表示请求的uri4. WebSocketServerProtocolHandler 核心功能是将 http协议升级为 ws协议 , 保持长连接5. 是通过一个 状态码 101 这里与uri对应能识别请求的资源*/pipeline.addLast(new WebSocketServerProtocolHandler(/hello));//自定义的handler 处理业务逻辑pipeline.addLast(new MyTextWebSocketFrameHandler());}});//启动服务器ChannelFuture channelFuture serverBootstrap.bind(7000).sync();channelFuture.channel().closeFuture().sync();}finally {bossGroup.shutdownGracefully();workerGroup.shutdownGracefully();}}
}MyTextWebSocketFrameHandler
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;//这里 TextWebSocketFrame 类型表示一个文本帧(frame) http必须以帧的形式
public class MyTextWebSocketFrameHandler extends SimpleChannelInboundHandlerTextWebSocketFrame{Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame msg) throws Exception {System.out.println(服务器收到消息 msg.text());//回复消息ctx.channel().writeAndFlush(new TextWebSocketFrame(服务器时间 LocalDateTime.now() msg.text()));}//当web客户端连接后 触发方法Overridepublic void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//id 表示唯一的值LongText 是唯一的 ShortText 不是唯一意思是只会建立一次长连接System.out.println(handlerAdded 被调用 ctx.channel().id().asLongText());System.out.println(handlerAdded 被调用 ctx.channel().id().asShortText());}Overridepublic void handlerRemoved(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {System.out.println(handlerRemoved 被调用 ctx.channel().id().asLongText());}Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {System.out.println(异常发生 cause.getMessage());ctx.close(); //关闭连接}
}
hello.html
!DOCTYPE html
html langen
headmeta charsetUTF-8titleTitle/title
/head
body
scriptvar socket;//判断当前浏览器是否支持websocketif(window.WebSocket) {//创建一个websocket长连接并指定连接与服务器指定的地址对应socket new WebSocket(ws://localhost:7000/hello);//相当于channelReado, ev 浏览器收到服务器端回送的消息并与消息框绑定socket.onmessage function (ev) {var rt document.getElementById(responseText);rt.value rt.value \n ev.data;}//相当于连接开启(感知到连接开启)socket.onopen function (ev) {var rt document.getElementById(responseText);rt.value 连接开启了..}//相当于连接关闭(感知到连接关闭)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)}//发送消息到服务器function send(message) {if(!window.socket) { //先判断socket是否创建好return;}if(socket.readyState WebSocket.OPEN) {//通过socket 发送消息socket.send(message)} else {alert(连接没有开启);}}
/scriptform onsubmitreturn falsetextarea namemessage styleheight: 300px; width: 300px/textareainput typebutton value发生消息 onclicksend(this.form.message.value)//下面是接受数据的文本框textarea idresponseText styleheight: 300px; width: 300px/textareainput typebutton value清空内容 onclickdocument.getElementById(responseText).value/form
/body
/html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。 title: Netty入门-第三话 tags:
Netty categories:Netty入门 keywords: Netty description: 对前面两话一些迷惑的点进行细说讲解handler调用机制TCP粘包以及用netty写一个十分简单的RPC。 cover: ‘https://npm.elemecdn.com/lql_staticlatest/logo/netty_logo.jpg’ abbrlink: 429acc6d date: 2021-04-21 17:38:58 尚硅谷的源码部分暂时不再记录笔记因为我觉得源码这东西韩老师讲的不太好弹幕和评论也有说。源码这东西先把入门的消化一下然后通过书或者博客来看源码会比较好你只有先会用看源码才会有感觉。 Google Protobuf
编码和解码的基本介绍
编写网络应用程序时因为数据在网络中传输的都是二进制字节码数据在发送数据时就需要编码接收数据时就需要解码codec编解码器的组成部分有两个decoder解码器和 encoder编码器。encoder 负责把业务数据转换成字节码数据decoder 负责把字节码数据转换成业务数据 Netty 本身的编码解码的机制和问题分析
Netty 自身提供了一些 codec(编解码器)Netty 提供的编码器 StringEncoder对字符串数据进行编码。ObjectEncoder对Java对象进行编码。 Netty 提供的解码器 StringDecoder,对字符串数据进行解码ObjectDecoder对 Java 对象进行解码 Netty 本身自带的 ObjectDecoder 和 ObjectEncoder 可以用来实现 POJO 对象或各种业务对象的编码和解码底层使用的仍是Java序列化技术,而Java序列化技术本身效率就不高Netty自带的解码器存在如下问题 无法跨语言序列化后的体积太大是二进制编码的5倍多。序列化性能太低 引出新的解决方案[Google 的 Protobuf]
Protobuf
Protobuf 基本介绍和使用示意图Protobuf 是 Google 发布的开源项目全称 Google Protocol Buffers是一种轻便高效的结构化数据存储格式可以用于结构化数据串行化或者说序列化。它很适合做数据存储或 RPC [远程过程调用 remote procedure call ]数据交换格式。目前很多公司 从http json 转向tcp protobuf效率会更高。参考文档https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/proto 语言指南Protobuf 是以 message 的方式来管理数据的.**支持跨平台、跨语言**即[客户端和服务器端可以是不同的语言编写的]支持目前绝大多数语言例如 C、C#、Java、python 等高性能高可靠性使用 protobuf 编译器能自动生成代码Protobuf 是将类的定义使用 .proto 文件进行描述。说明在 idea 中编写 .proto 文件时会自动提示是否下载 .ptoto 编写插件.可以让语法高亮。然后通过 protoc.exe 编译器根据 .proto 自动生成 .java 文件protobuf 使用示意图 Protobuf 快速入门实例-这里视频讲的不行需要额外学习
编写程序使用 Protobuf 完成如下功能
客户端可以发送一个 StudentPoJo 对象到服务器(通过 Protobuf 编码)服务端能接收 StudentPoJo 对象并显示信息(通过 Protobuf 解码) dependencygroupIdcom.google.protobuf/groupIdartifactIdprotobuf-java/artifactIdversion3.6.1/version/dependencyStudent.proto
syntax proto3; //版本
option java_outer_classname StudentPOJO;//生成的外部类名同时也是文件名
//protobuf 使用message 管理数据
message Student { //会在 StudentPOJO 外部类生成一个内部类 Student 他是真正发送的POJO对象int32 id 1; // Student 类中有 一个属性 名字为 id 类型为int32(protobuf类型) 1表示属性序号不是值string name 2;
}编译 protoc.exe --java_out.Student.proto 将生成的 StudentPOJO 放入到项目使用 生成的StudentPOJO代码太长就不贴在这里了
NettyServer
package com.atguigu.netty.codec;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.protobuf.ProtobufDecoder;public class NettyServer {public static void main(String[] args) throws Exception {//创建BossGroup 和 WorkerGroup//说明//1. 创建两个线程组 bossGroup 和 workerGroup//2. bossGroup 只是处理连接请求 , 真正的和客户端业务处理会交给 workerGroup完成//3. 两个都是无限循环//4. bossGroup 和 workerGroup 含有的子线程(NioEventLoop)的个数// 默认实际 cpu核数 * 2EventLoopGroup bossGroup new NioEventLoopGroup(1);EventLoopGroup workerGroup new NioEventLoopGroup(); //8try {//创建服务器端的启动对象配置参数ServerBootstrap bootstrap new ServerBootstrap();//使用链式编程来进行设置bootstrap.group(bossGroup, workerGroup) //设置两个线程组.channel(NioServerSocketChannel.class) //使用NioSocketChannel 作为服务器的通道实现.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128) // 设置线程队列得到连接个数.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true) //设置保持活动连接状态
// .handler(null) // 该 handler对应 bossGroup , childHandler 对应 workerGroup.childHandler(new ChannelInitializerSocketChannel() {//创建一个通道初始化对象(匿名对象)//给pipeline 设置处理器Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline ch.pipeline();//在pipeline加入ProtoBufDecoder注意 //指定对哪种对象进行解码pipeline.addLast(decoder, new ProtobufDecoder(StudentPOJO.Student.getDefaultInstance()));pipeline.addLast(new NettyServerHandler());}}); // 给我们的workerGroup 的 EventLoop 对应的管道设置处理器System.out.println(.....服务器 is ready...);//绑定一个端口并且同步, 生成了一个 ChannelFuture 对象//启动服务器(并绑定端口)ChannelFuture cf bootstrap.bind(6668).sync();//给cf 注册监听器监控我们关心的事件cf.addListener(new ChannelFutureListener() {Overridepublic 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);}}});//对关闭通道进行监听cf.channel().closeFuture().sync();}finally {bossGroup.shutdownGracefully();workerGroup.shutdownGracefully();}}}
NettyServerHandler
package com.atguigu.netty.codec;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.util.CharsetUtil;/*
说明
1. 我们自定义一个Handler 需要继续netty 规定好的某个HandlerAdapter(规范)
2. 这时我们自定义一个Handler , 才能称为一个handler*/
//public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
public class NettyServerHandler extends SimpleChannelInboundHandlerStudentPOJO.Student {//读取数据实际(这里我们可以读取客户端发送的消息)/*1. ChannelHandlerContext ctx:上下文对象, 含有 管道pipeline , 通道channel, 地址2. Object msg: 就是客户端发送的数据 默认Object*/Overridepublic void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, StudentPOJO.Student msg) throws Exception {//读取从客户端发送的StudentPojo.StudentSystem.out.println(客户端发送的数据 id msg.getId() 名字 msg.getName());}//数据读取完毕Overridepublic void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//writeAndFlush 是 write flush//将数据写入到缓存并刷新//一般讲我们对这个发送的数据进行编码ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(hello, 客户端~(^ω^)喵1, CharsetUtil.UTF_8));}//处理异常, 一般是需要关闭通道Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {ctx.close();}
}
NettyClient
package com.atguigu.netty.codec;import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
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.NioSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.protobuf.ProtobufEncoder;public class NettyClient {public static void main(String[] args) throws Exception {//客户端需要一个事件循环组EventLoopGroup group new NioEventLoopGroup();try {//创建客户端启动对象//注意客户端使用的不是 ServerBootstrap 而是 BootstrapBootstrap bootstrap new Bootstrap();//设置相关参数bootstrap.group(group) //设置线程组.channel(NioSocketChannel.class) // 设置客户端通道的实现类(反射).handler(new ChannelInitializerSocketChannel() {Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline ch.pipeline();//在pipeline中加入 ProtoBufEncoderpipeline.addLast(encoder, new ProtobufEncoder());pipeline.addLast(new NettyClientHandler()); //加入自己的处理器}});System.out.println(客户端 ok..);//启动客户端去连接服务器端//关于 ChannelFuture 要分析涉及到netty的异步模型ChannelFuture channelFuture bootstrap.connect(127.0.0.1, 6668).sync();//给关闭通道进行监听channelFuture.channel().closeFuture().sync();}finally {group.shutdownGracefully();}}
}
NettyClientHandler
package com.atguigu.netty.codec;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 {//当通道就绪就会触发该方法Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//发送一个Student 对象到服务器StudentPOJO.Student student StudentPOJO.Student.newBuilder().setId(4).setName(智多星 吴用).build();//Teacher , Member ,Messagectx.writeAndFlush(student);}//当通道有读取事件时会触发Overridepublic 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());}Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {cause.printStackTrace();ctx.close();}
}
Protobuf 快速入门实例 2-发送多种对象类型
编写程序使用 Protobuf 完成如下功能客户端可以随机发送 StudentPoJo / WorkerPoJo 对象到服务器(通过 Protobuf 编码)服务端能接收 StudentPoJo / WorkerPoJo 对象(需要判断是哪种类型)并显示信息(通过 Protobuf 解码)
proto
syntax proto3;
option optimize_for SPEED; // 加快解析
option java_packagecom.atguigu.netty.codec2; //指定生成到哪个包下
option java_outer_classnameMyDataInfo; // 外部类名, 文件名/*
1.protobuf 可以使用message 管理其他的message。最终决定使用哪一个message作为传输对象
2.假设你某个项目需要传输20个对象你不可能新建20个proto文件吧。此时你就可以
在一个文件里定义20个message最后再用一个总的message比方说这里的MyMessage
来决定在实际传输时真正需要传输哪一个对象
3.因为你实际传输的时候大部分情况传输的都是一个对象所以下面用oneof进行了限制
4.是否可以传多个对象呢我个人认为是可以的比如可以通过map(目前我也不太了解proto的语法)*/
message MyMessage {//定义一个枚举类型,DataType如果是0则表示一个Student对象实例DataType这个名称自定义enum DataType {StudentType 0; //在proto3 要求enum的编号从0开始WorkerType 1;}//用data_type 来标识传的是哪一个枚举类型这里才真正开始定义MyMessage的数据类型DataType data_type 1; //所有后面的数字都只是编号而已/*1.oneof关键字 表示每次枚举类型进行传输时限制最多只能传输一个对象。dataBody名称也是自定义的2.为什么这里的序号是2呢因为上面DataType data_type 1 占了第一个序号了3.MyMessage里真正出现的类型只有两个①DataType类型②Student类型或者Worker类型这两个在真正传输的时候只会有一个出现*/oneof dataBody {Student student 2; //注意这后面的数字也都只是编号而已Worker worker 3;}}message Student {int32 id 1;//Student类的属性string name 2; //
}
message Worker {string name1;int32 age2;
}NettyServer
package com.atguigu.netty.codec2;import com.atguigu.netty.codec.StudentPOJO;
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.protobuf.ProtobufDecoder;public class NettyServer {public static void main(String[] args) throws Exception {EventLoopGroup bossGroup new NioEventLoopGroup(1);EventLoopGroup workerGroup new NioEventLoopGroup(); //8try {//创建服务器端的启动对象配置参数ServerBootstrap bootstrap new ServerBootstrap();//使用链式编程来进行设置bootstrap.group(bossGroup, workerGroup) //设置两个线程组.channel(NioServerSocketChannel.class) //使用NioSocketChannel 作为服务器的通道实现.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128) // 设置线程队列得到连接个数.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true) //设置保持活动连接状态
// .handler(null) // 该 handler对应 bossGroup , childHandler 对应 workerGroup.childHandler(new ChannelInitializerSocketChannel() {//创建一个通道初始化对象(匿名对象)//给pipeline 设置处理器Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline ch.pipeline();//在pipeline加入ProtoBufDecoder//指定对哪种对象进行解码pipeline.addLast(decoder, new ProtobufDecoder(MyDataInfo.MyMessage.getDefaultInstance()));pipeline.addLast(new NettyServerHandler());}}); // 给我们的workerGroup 的 EventLoop 对应的管道设置处理器System.out.println(.....服务器 is ready...);//绑定一个端口并且同步, 生成了一个 ChannelFuture 对象//启动服务器(并绑定端口)ChannelFuture cf bootstrap.bind(6668).sync();//给cf 注册监听器监控我们关心的事件cf.addListener(new ChannelFutureListener() {Overridepublic 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);}}});//对关闭通道进行监听cf.channel().closeFuture().sync();}finally {bossGroup.shutdownGracefully();workerGroup.shutdownGracefully();}}}
NettyServerHandler
package com.atguigu.netty.codec2;import com.atguigu.netty.codec.StudentPOJO;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.util.CharsetUtil;//public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
public class NettyServerHandler extends SimpleChannelInboundHandlerMyDataInfo.MyMessage {//读取数据实际(这里我们可以读取客户端发送的消息)/*1. ChannelHandlerContext ctx:上下文对象, 含有 管道pipeline , 通道channel, 地址2. Object msg: 就是客户端发送的数据 默认Object*/Overridepublic void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, MyDataInfo.MyMessage msg) throws Exception {//根据dataType 来显示不同的信息MyDataInfo.MyMessage.DataType dataType msg.getDataType();if(dataType MyDataInfo.MyMessage.DataType.StudentType) {MyDataInfo.Student student msg.getStudent();System.out.println(学生id student.getId() 学生名字 student.getName());} else if(dataType MyDataInfo.MyMessage.DataType.WorkerType) {MyDataInfo.Worker worker msg.getWorker();System.out.println(工人的名字 worker.getName() 年龄 worker.getAge());} else {System.out.println(传输的类型不正确);}}//数据读取完毕Overridepublic void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//writeAndFlush 是 write flush//将数据写入到缓存并刷新//一般讲我们对这个发送的数据进行编码ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(hello, 客户端~(^ω^)喵1, CharsetUtil.UTF_8));}//处理异常, 一般是需要关闭通道Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {ctx.close();}
}
NettyClient
package com.atguigu.netty.codec2;import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
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.NioSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.protobuf.ProtobufEncoder;public class NettyClient {public static void main(String[] args) throws Exception {//客户端需要一个事件循环组EventLoopGroup group new NioEventLoopGroup();try {//创建客户端启动对象//注意客户端使用的不是 ServerBootstrap 而是 BootstrapBootstrap bootstrap new Bootstrap();//设置相关参数bootstrap.group(group) //设置线程组.channel(NioSocketChannel.class) // 设置客户端通道的实现类(反射).handler(new ChannelInitializerSocketChannel() {Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline ch.pipeline();//在pipeline中加入 ProtoBufEncoderpipeline.addLast(encoder, new ProtobufEncoder());pipeline.addLast(new NettyClientHandler()); //加入自己的处理器}});System.out.println(客户端 ok..);//启动客户端去连接服务器端//关于 ChannelFuture 要分析涉及到netty的异步模型ChannelFuture channelFuture bootstrap.connect(127.0.0.1, 6668).sync();//给关闭通道进行监听channelFuture.channel().closeFuture().sync();}finally {group.shutdownGracefully();}}
}
NettyClientHandler
package com.atguigu.netty.codec2;import com.atguigu.netty.codec.StudentPOJO;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.util.CharsetUtil;import java.util.Random;public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {//当通道就绪就会触发该方法Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//随机的发送Student 或者 Workder 对象int random new Random().nextInt(3);MyDataInfo.MyMessage myMessage null;if(0 random) { //发送Student 对象myMessage MyDataInfo.MyMessage.newBuilder().setDataType(MyDataInfo.MyMessage.DataType.StudentType).setStudent(MyDataInfo.Student.newBuilder().setId(5).setName(玉麒麟 卢俊义).build()).build();} else { // 发送一个Worker 对象myMessage MyDataInfo.MyMessage.newBuilder().setDataType(MyDataInfo.MyMessage.DataType.WorkerType).setWorker(MyDataInfo.Worker.newBuilder().setAge(20).setName(老李).build()).build();}ctx.writeAndFlush(myMessage);}//当通道有读取事件时会触发Overridepublic 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());}Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {cause.printStackTrace();ctx.close();}
}
Netty 编解码器和 Handler 调用机制
基本说明
Netty 的组件设计Netty 的主要组件有 Channel、EventLoop、ChannelFuture、ChannelHandler、ChannelPipe 等ChannelHandler 充当了处理入站和出站数据的应用程序逻辑的容器。例如实现 ChannelInboundHandler 接口或 ChannelInboundHandlerAdapter你就可以接收入站事件和数据这些数据会被业务逻辑处理。当要给客户端发送响应时也可以从 ChannelInboundHandler 冲刷数据。业务逻辑通常写在一个或者多个 ChannelInboundHandler 中。ChannelOutboundHandler 原理一样只不过它是用来处理出站数据的ChannelPipeline 提供了 ChannelHandler 链的容器。以客户端应用程序为例如果事件的运动方向是从客户端到服务端的那么我们称这些事件为出站的即客户端发送给服务端的数据会通过 pipeline 中的一系列 ChannelOutboundHandler并被这些 Handler 处理反之则称为入站的 出站入站如果搞不清楚看下面的Netty的handler链的调用机制通过一个例子和图讲清楚 编码解码器
当 Netty 发送或者接受一个消息的时候就将会发生一次数据转换。入站消息会被解码从字节转换为另一种格式比如 java 对象如果是出站消息它会被编码成字节。Netty 提供一系列实用的编解码器他们都实现了 ChannelInboundHadnler 或者 ChannelOutboundHandler 接口。在这些类中channelRead 方法已经被重写了。以入站为例对于每个从入站 Channel 读取的消息这个方法会被调用。随后它将调用由解码器所提供的 decode() 方法进行解码并将已经解码的字节转发给 ChannelPipeline 中的下一个 ChannelInboundHandler。
解码器 - ByteToMessageDecoder
关系继承图 由于不可能知道远程节点是否会一次性发送一个完整的信息tcp 有可能出现粘包拆包的问题这个类会对入站数据进行缓冲直到它准备好被处理.【后面有说TCP的粘包和拆包问题】一个关于 ByteToMessageDecoder 实例分析 Netty的handler链的调用机制
实例要求:
使用自定义的编码器和解码器来说明 Netty 的 handler 调用机制 客户端发送 long - 服务器 服务端发送 long - 客户端 读者可以看下这个图带着这个图去看下面的例子。 MyServer
package com.atguigu.netty.inboundhandlerandoutboundhandler;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 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).channel(NioServerSocketChannel.class).childHandler(new MyServerInitializer()); //自定义一个初始化类ChannelFuture channelFuture serverBootstrap.bind(7000).sync();channelFuture.channel().closeFuture().sync();}finally {bossGroup.shutdownGracefully();workerGroup.shutdownGracefully();}}
}
MyServerInitializer
package com.atguigu.netty.inboundhandlerandoutboundhandler;import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;//定义管道中的编码解码器
public class MyServerInitializer extends ChannelInitializerSocketChannel {Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline ch.pipeline();//一会下断点//入站的handler进行解码 MyByteToLongDecoderpipeline.addLast(new MyByteToLongDecoder());//出站的handler进行编码pipeline.addLast(new MyLongToByteEncoder());//自定义的handler 处理业务逻辑pipeline.addLast(new MyServerHandler());System.out.println(xx);}
}
MyServerHandler
package com.atguigu.netty.inboundhandlerandoutboundhandler;import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
//冗余读取入栈数据并出站返回给客户端
public class MyServerHandler extends SimpleChannelInboundHandlerLong {Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Long msg) throws Exception {System.out.println(从客户端 ctx.channel().remoteAddress() 读取到long msg);//给客户端发送一个longctx.writeAndFlush(98765L);}Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {cause.printStackTrace();ctx.close();}
}
MyClient
package com.atguigu.netty.inboundhandlerandoutboundhandler;import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;public class MyClient {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 MyClientInitializer()); //自定义一个初始化类ChannelFuture channelFuture bootstrap.connect(localhost, 7000).sync();channelFuture.channel().closeFuture().sync();}finally {group.shutdownGracefully();}}
}
MyClientInitializer
package com.atguigu.netty.inboundhandlerandoutboundhandler;import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;public class MyClientInitializer extends ChannelInitializerSocketChannel {Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline ch.pipeline();//加入一个出站的handler 对数据进行一个编码pipeline.addLast(new MyLongToByteEncoder());//这时一个入站的解码器(入站handler )pipeline.addLast(new MyByteToLongDecoder());//加入一个自定义的handler 处理业务pipeline.addLast(new MyClientHandler());}
}
MyClientHandler
package com.atguigu.netty.inboundhandlerandoutboundhandler;import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.util.CharsetUtil;import java.nio.charset.Charset;public class MyClientHandler extends SimpleChannelInboundHandlerLong {Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Long msg) throws Exception {System.out.println(服务器的ip ctx.channel().remoteAddress());System.out.println(收到服务器消息 msg);}//重写channelActive 发送数据Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {System.out.println(MyClientHandler 发送数据);//ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer())ctx.writeAndFlush(123456L); //发送的是一个long}
}
MyByteToLongDecoder
package com.atguigu.netty.inboundhandlerandoutboundhandler;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.handler.codec.ByteToMessageDecoder;import java.util.List;
//自定义解码器
public class MyByteToLongDecoder extends ByteToMessageDecoder {/**** decode 会根据接收的数据被调用多次, 直到确定没有新的元素被添加到list* , 或者是ByteBuf 没有更多的可读字节为止* 如果list out 不为空就会将list的内容传递给下一个 channelinboundhandler处理,* 该处理器的方法也会被调用多次** param ctx 上下文对象* param in 入站的 ByteBuf* param out List 集合将解码后的数据传给下一个handler* throws Exception*/Overrideprotected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, ListObject out) throws Exception {System.out.println(MyByteToLongDecoder 被调用);//因为 long 8个字节, 需要判断有8个字节才能读取一个longif(in.readableBytes() 8) {out.add(in.readLong());}}
}
MyLongToByteEncoder
package com.atguigu.netty.inboundhandlerandoutboundhandler;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.handler.codec.MessageToByteEncoder;
//自定义编码器
public class MyLongToByteEncoder extends MessageToByteEncoderLong {//编码方法Overrideprotected void encode(ChannelHandlerContext ctx, Long msg, ByteBuf out) throws Exception {System.out.println(MyLongToByteEncoder encode 被调用);System.out.println(msg msg);out.writeLong(msg);}
}
效果 出站入站
关于出站入站很多人可能有点迷糊 1客户端有出站入站服务端也有出站入站 2以客户端为例如果有服务端传送的数据到达客户端那么对于客户端来说就是入站 如果客户端传送数据到服务端那么对于客户端来说就是出站 同理对于服务端来说也是一样的有数据来就是入站有数据输出就是出站 3为什么服务端和客户端的Serverhandler都是继承SimpleChannelInboundHandler而没有ChannelOutboundHandler出站类 实际上当我们在handler中调用ctx.writeAndFlush()方法后就会将数据交给ChannelOutboundHandler进行出站处理只是我们没有去定义出站类而已若有需求可以自己去实现ChannelOutboundHandler出站类 4总结就是客户端和服务端都有出站和入站的操作 **服务端发数据给客户端**服务端—出站—Socket通道—入站—客户端
**客户端发数据给服务端**客户端—出站—Socket通道—入站—服务端
下面是Netty官方源码给的图我个人觉的不是太好理解上面的图好理解一些 ByteToMessageDecoder的小细节
package com.atguigu.netty.inboundhandlerandoutboundhandler;import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.util.CharsetUtil;import java.nio.charset.Charset;public class MyClientHandler extends SimpleChannelInboundHandlerLong {Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Long msg) throws Exception {System.out.println(服务器的ip ctx.channel().remoteAddress());System.out.println(收到服务器消息 msg);}//重写channelActive 发送数据Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {System.out.println(MyClientHandler 发送数据);//分析//1. abcdabcdabcdabcd 是 16个字节ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(abcdabcdabcdabcd,CharsetUtil.UTF_8));//下面这个消息会发送成功ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(123456L));}
}
package com.atguigu.netty.inboundhandlerandoutboundhandler;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.handler.codec.ByteToMessageDecoder;import java.util.List;public class MyByteToLongDecoder extends ByteToMessageDecoder {/**** decode 会根据接收的数据被调用多次, 直到确定没有新的元素被添加到list* , 或者是ByteBuf 没有更多的可读字节为止* 如果list out 不为空就会将list的内容传递给下一个 channelinboundhandler处理,* 该处理器的方法也会被调用多次** param ctx 上下文对象* param in 入站的 ByteBuf* param out List 集合将解码后的数据传给下一个handler* throws Exception*/Overrideprotected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, ListObject out) throws Exception {System.out.println(MyByteToLongDecoder 被调用);//因为 long 8个字节, 需要判断有8个字节才能读取一个long if(in.readableBytes() 8) {out.add(in.readLong());}}
}由于发送的字符串是16字节根据上面注释说的内容decode会被调用两次
如下图验证结果 同时又引出了一个小问题 当我们MyClientHandler传一个Long时会调用我们的MyLongToByteEncoder的编码器。那么控制台就会打印这样一句话MyLongToByteEncoder encode 被调用。但是这里并没有调用编码器这是为什么呢 MyClientHandler这个处理器的后一个处理器是MyLongToByteEncoderMyLongToByteEncoder的父类是MessageToByteEncoder在MessageToByteEncoder中有下面的一个方法
Overridepublic void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) throws Exception {ByteBuf buf null;try {//这里会判断当前msg 是不是应该处理的类型如果是就处理不是就跳过encodeif (acceptOutboundMessage(msg)) {SuppressWarnings(unchecked)I cast (I) msg;buf allocateBuffer(ctx, cast, preferDirect);try {encode(ctx, cast, buf);} finally {ReferenceCountUtil.release(cast);}if (buf.isReadable()) {ctx.write(buf, promise);} else {buf.release();ctx.write(Unpooled.EMPTY_BUFFER, promise);}buf null;} else {ctx.write(msg, promise);}} catch (EncoderException e) {throw e;} catch (Throwable e) {throw new EncoderException(e);} finally {if (buf ! null) {buf.release();}}}
当我们以这样的形式发送数据
ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(abcdabcdabcdabcd,CharsetUtil.UTF_8));这两个类型并不匹配也就不会走编码器。因此我们编写 Encoder 是要注意传入的数据类型和处理的数据类型一致
结论
不论解码器 handler 还是编码器 handler 即接收的消息类型必须与待处理的消息类型一致否则该 handler 不会被执行在解码器进行数据解码时需要判断缓存区ByteBuf的数据是否足够否则接收到的结果会期望结果可能不一致。
解码器 - ReplayingDecoder
public abstract class ReplayingDecoderS extends ByteToMessageDecoderReplayingDecoder 扩展了 ByteToMessageDecoder 类使用这个类我们不必调用 readableBytes() 方法也就不用判断还有没有足够的数据来读取。参数 S 指定了用户状态管理的类型其中 Void 代表不需要状态管理应用实例使用 ReplayingDecoder 编写解码器对前面的案例进行简化[案例演示]
package com.atguigu.netty.inboundhandlerandoutboundhandler;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.handler.codec.ReplayingDecoder;import java.util.List;public class MyByteToLongDecoder2 extends ReplayingDecoderVoid {Overrideprotected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, ListObject out) throws Exception {System.out.println(MyByteToLongDecoder2 被调用);//在 ReplayingDecoder 不需要判断数据是否足够读取内部会进行处理判断out.add(in.readLong());}
}ReplayingDecoder 使用方便但它也有一些局限性 并不是所有的 ByteBuf 操作都被支持如果调用了一个不被支持的方法将会抛出一个 UnsupportedOperationException。ReplayingDecoder 在某些情况下可能稍慢于 ByteToMessageDecoder例如网络缓慢并且消息格式复杂时消息会被拆成了多个碎片速度变慢
其它编解码器 LineBasedFrameDecoder这个类在 Netty 内部也有使用它使用行尾控制字符\n或者\r\n作为分隔符来解析数据。DelimiterBasedFrameDecoder使用自定义的特殊字符作为消息的分隔符。HttpObjectDecoder一个 HTTP 数据的解码器LengthFieldBasedFrameDecoder通过指定长度来标识整包消息这样就可以自动的处理黏包和半包消息。
Log4j 整合到 Netty
在 Maven 中添加对 Log4j 的依赖在 pom.xml
dependencygroupIdlog4j/groupIdartifactIdlog4j/artifactIdversion1.2.17/version
/dependency
dependencygroupIdorg.slf4j/groupIdartifactIdslf4j-api/artifactIdversion1.7.25/version
/dependency
dependencygroupIdorg.slf4j/groupIdartifactIdslf4j-log4j12/artifactIdversion1.7.25/versionscopetest/scope
/dependency
dependencygroupIdorg.slf4j/groupIdartifactIdslf4j-simple/artifactIdversion1.7.25/versionscopetest/scope
/dependency配置 Log4j在 resources/log4j.properties
log4j.rootLoggerDEBUG,stdout
log4j.appender.stdoutorg.apache.log4j.ConsoleAppender
log4j.appender.stdout.layoutorg.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.stdout.layout.ConversionPattern[%p]%C{1}-%m%n演示整合 TCP 粘包和拆包及解决方案
TCP 粘包和拆包基本介绍
TCP 是面向连接的面向流的提供高可靠性服务。收发两端客户端和服务器端都要有一一成对的 socket因此发送端为了将多个发给接收端的包更有效的发给对方使用了优化方法Nagle 算法将多次间隔较小且数据量小的数据合并成一个大的数据块然后进行封包。这样做虽然提高了效率但是接收端就难于分辨出完整的数据包了因为面向流的通信是无消息保护边界的由于 TCP 无消息保护边界,需要在接收端处理消息边界问题也就是我们所说的粘包、拆包问题,看一张图TCP 粘包、拆包图解 假设客户端分别发送了两个数据包 D1 和 D2 给服务端由于服务端一次读取到字节数是不确定的故可能存在以下四种情况
服务端分两次读取到了两个独立的数据包分别是 D1 和 D2没有粘包和拆包服务端一次接受到了两个数据包D1 和 D2 粘合在一起称之为 TCP 粘包服务端分两次读取到了数据包第一次读取到了完整的 D1 包和 D2 包的部分内容第二次读取到了 D2 包的剩余内容这称之为 TCP 拆包服务端分两次读取到了数据包第一次读取到了 D1 包的部分内容 D1_1第二次读取到了 D1 包的剩余部分内容 D1_2 和完整的 D2 包。
TCP 粘包和拆包现象实例
在编写 Netty 程序时如果没有做处理就会发生粘包和拆包的问题
看一个具体的实例
MyServer
package com.atguigu.netty.tcp;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 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).channel(NioServerSocketChannel.class).childHandler(new MyServerInitializer()); //自定义一个初始化类ChannelFuture channelFuture serverBootstrap.bind(7000).sync();channelFuture.channel().closeFuture().sync();}finally {bossGroup.shutdownGracefully();workerGroup.shutdownGracefully();}}
}
MyServerInitializer
package com.atguigu.netty.tcp;import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;public class MyServerInitializer extends ChannelInitializerSocketChannel {Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline ch.pipeline();pipeline.addLast(new MyServerHandler());}
}
MyServerHandler
package com.atguigu.netty.tcp;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;import java.nio.charset.Charset;
import java.util.UUID;
//服务端接受客户端发送消息的入栈handler
public class MyServerHandler extends SimpleChannelInboundHandlerByteBuf{private int count;Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {//cause.printStackTrace();ctx.close();}Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf msg) throws Exception {//把消息转为字节数组byte[] buffer new byte[msg.readableBytes()];msg.readBytes(buffer);//将buffer转成字符串String message new String(buffer, Charset.forName(utf-8));System.out.println(服务器接收到数据 message);System.out.println(服务器接收到消息量 (this.count));//服务器回送数据给客户端, 回送一个随机id ,ByteBuf responseByteBuf Unpooled.copiedBuffer(UUID.randomUUID().toString() , Charset.forName(utf-8));ctx.writeAndFlush(responseByteBuf);}
}
MyClient
package com.atguigu.netty.tcp;import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;public class MyClient {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 MyClientInitializer()); //自定义一个初始化类ChannelFuture channelFuture bootstrap.connect(localhost, 7000).sync();channelFuture.channel().closeFuture().sync();}finally {group.shutdownGracefully();}}
}
MyClientInitializer
package com.atguigu.netty.tcp;import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;public class MyClientInitializer extends ChannelInitializerSocketChannel {Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline ch.pipeline();pipeline.addLast(new MyClientHandler());}
}
MyClientHandler
package com.atguigu.netty.tcp;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;import java.nio.charset.Charset;public class MyClientHandler extends SimpleChannelInboundHandlerByteBuf {private int count;Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//使用客户端发送10条数据 hello,server 编号通过服务器接受消息的次数来体现粘包现象for(int i 0; i 10; i) {ByteBuf buffer Unpooled.copiedBuffer(hello,server i, Charset.forName(utf-8));ctx.writeAndFlush(buffer);}}Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf msg) throws Exception {byte[] buffer new byte[msg.readableBytes()];msg.readBytes(buffer);String message new String(buffer, Charset.forName(utf-8));System.out.println(客户端接收到消息 message);System.out.println(客户端接收消息数量 (this.count));}Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {cause.printStackTrace();ctx.close();}
}
效果
第一次运行
Client Server 第二次运行
Client Server 可以看到第一次运行时服务器一次性将10个数据都接收了第二次运行时分六次接收的这就很形象的看出了TCP的粘包现象。
TCP 粘包和拆包解决方案
常用方案使用自定义协议编解码器来解决关键就是要解决服务器端每次读取数据长度的问题这个问题解决就不会出现服务器多读或少读数据的问题从而避免的 TCP 粘包、拆包。
看一个具体的实例
要求客户端发送 5 个 Message 对象客户端每次发送一个 Message 对象服务器端每次接收一个 Message分 5 次进行解码每读取到一个 Message会回复一个 Message 对象给客户端。 MessageProtocol
package com.atguigu.netty.protocoltcp;//自定义协议类 包含当前消息的字节长度服务器根据这个长度进行读取
public class MessageProtocol {private int len; //关键private byte[] content;public int getLen() {return len;}public void setLen(int len) {this.len len;}public byte[] getContent() {return content;}public void setContent(byte[] content) {this.content content;}
}
MyServer
package com.atguigu.netty.protocoltcp;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 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).channel(NioServerSocketChannel.class).childHandler(new MyServerInitializer()); //自定义一个初始化类ChannelFuture channelFuture serverBootstrap.bind(7000).sync();channelFuture.channel().closeFuture().sync();}finally {bossGroup.shutdownGracefully();workerGroup.shutdownGracefully();}}
}
MyServerInitializer
package com.atguigu.netty.protocoltcp;import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;public class MyServerInitializer extends ChannelInitializerSocketChannel {Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline ch.pipeline();pipeline.addLast(new MyMessageDecoder());//解码器pipeline.addLast(new MyMessageEncoder());//编码器pipeline.addLast(new MyServerHandler());//先解码再调用自定义handler}
}
MyServerHandler
package com.atguigu.netty.protocoltcp;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;import java.nio.charset.Charset;
import java.util.UUID;//自定义处理业务的handler
public class MyServerHandler extends SimpleChannelInboundHandlerMessageProtocol{private int count;Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {//cause.printStackTrace();ctx.close();}Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, MessageProtocol msg) throws Exception {//接收到数据并处理int len msg.getLen();//从自定义协议对象中读取到字节数组byte[] content msg.getContent();System.out.println(服务器接收到信息如下);System.out.println(长度 len);System.out.println(内容 new String(content, Charset.forName(utf-8)));System.out.println(服务器接收到消息包次数 (this.count));//回复消息System.out.println(服务端开始回复消息------);String responseContent UUID.randomUUID().toString();int responseLen responseContent.getBytes(utf-8).length;byte[] responseContent2 responseContent.getBytes(utf-8);//构建一个协议包MessageProtocol messageProtocol new MessageProtocol();messageProtocol.setLen(responseLen);messageProtocol.setContent(responseContent2);ctx.writeAndFlush(messageProtocol);}
}
MyClient
package com.atguigu.netty.protocoltcp;import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;public class MyClient {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 MyClientInitializer()); //自定义一个初始化类ChannelFuture channelFuture bootstrap.connect(localhost, 7000).sync();channelFuture.channel().closeFuture().sync();}finally {group.shutdownGracefully();}}
}
MyClientInitializer
package com.atguigu.netty.protocoltcp;import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;public class MyClientInitializer extends ChannelInitializerSocketChannel {Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline ch.pipeline();pipeline.addLast(new MyMessageEncoder()); //加入编码器消息发送前会先编码pipeline.addLast(new MyMessageDecoder()); //加入解码器pipeline.addLast(new MyClientHandler()); //自定义客户端处理器在这里面处理业务发送信息}
}
MyClientHandler
package com.atguigu.netty.protocoltcp;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;import java.nio.charset.Charset;
//自定义客户端处理器
public class MyClientHandler extends SimpleChannelInboundHandlerMessageProtocol {private int count;//发送消息Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//使用客户端发送5条数据 今天天气冷吃火锅 编号for(int i 0; i 5; i) {String mes 今天天气冷吃火锅;//消息转为字节数组byte[] content mes.getBytes(Charset.forName(utf-8));//统计出一条消息的字节数组的长度根据长度创建协议包int length mes.getBytes(Charset.forName(utf-8)).length;//创建协议包对象在协议包里面包括字节长度信息让服务器端根据指定的单次长度进行解析当前是分5次MessageProtocol messageProtocol new MessageProtocol();//长度messageProtocol.setLen(length);//消息的字节数组需要注意的是在发送前还会使用编码器MyMessageEncodermessageProtocol.setContent(content);ctx.writeAndFlush(messageProtocol);}}// Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, MessageProtocol msg) throws Exception {int len msg.getLen();byte[] content msg.getContent();System.out.println(客户端接收到消息如下);System.out.println(长度 len);System.out.println(内容 new String(content, Charset.forName(utf-8)));System.out.println(客户端接收消息数量 (this.count));}Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {System.out.println(异常消息 cause.getMessage());ctx.close();}
}
MyMessageDecoder
package com.atguigu.netty.protocoltcp;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.handler.codec.ReplayingDecoder;import java.util.List;public class MyMessageDecoder extends ReplayingDecoderVoid {Overrideprotected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, ListObject out) throws Exception {System.out.println();System.out.println();System.out.println(MyMessageDecoder decode 被调用);//需要将得到二进制字节码- MessageProtocol 数据包(对象)先读取到消息的字节长度int length in.readInt();//根据长度进行实例化初始化byte[] content new byte[length];in.readBytes(content);//封装成 MessageProtocol 对象放入 out 传递下一个handler业务处理MessageProtocol messageProtocol new MessageProtocol();messageProtocol.setLen(length);messageProtocol.setContent(content);//放入out传给下一个hanlder进行处理自定义业务处理器out.add(messageProtocol);}
}
MyMessageEncoder
package com.atguigu.netty.protocoltcp;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.handler.codec.MessageToByteEncoder;public class MyMessageEncoder extends MessageToByteEncoderMessageProtocol {Overrideprotected void encode(ChannelHandlerContext ctx, MessageProtocol msg, ByteBuf out) throws Exception {//可以看出被调用几次System.out.println(MyMessageEncoder encode 方法被调用);//发送消息的长度out.writeInt(msg.getLen());//发送消息的内容out.writeBytes(msg.getContent());}
}
效果
Client输出
MyMessageEncoder encode 方法被调用
MyMessageEncoder encode 方法被调用
MyMessageEncoder encode 方法被调用
MyMessageEncoder encode 方法被调用
MyMessageEncoder encode 方法被调用//下面是客户端开始一个一个的收到服务端的回复
MyMessageDecoder decode 被调用
客户端接收到消息如下
长度36
内容1b5286dd-0fc2-4f62-9bf7-d5fad84179b5
客户端接收消息数量1MyMessageDecoder decode 被调用
客户端接收到消息如下
长度36
内容653d18cb-ab72-4163-8b95-09c94ecac873
客户端接收消息数量2MyMessageDecoder decode 被调用
客户端接收到消息如下
长度36
内容3be6e403-91bb-4437-ada8-6cdb9eb7ef00
客户端接收消息数量3MyMessageDecoder decode 被调用
客户端接收到消息如下
长度36
内容94c8f306-fd9c-455a-956c-16698ce4150b
客户端接收消息数量4MyMessageDecoder decode 被调用
客户端接收到消息如下
长度36
内容7890de9c-0fa2-4317-8de1-1d464315fa1b
客户端接收消息数量5
Server输出
MyMessageDecoder decode 被调用
服务器接收到信息如下
长度27
内容今天天气冷吃火锅
服务器接收到消息包数量1
服务端开始回复消息------
MyMessageEncoder encode 方法被调用MyMessageDecoder decode 被调用
服务器接收到信息如下
长度27
内容今天天气冷吃火锅
服务器接收到消息包数量2
服务端开始回复消息------
MyMessageEncoder encode 方法被调用MyMessageDecoder decode 被调用
服务器接收到信息如下
长度27
内容今天天气冷吃火锅
服务器接收到消息包数量3
服务端开始回复消息------
MyMessageEncoder encode 方法被调用MyMessageDecoder decode 被调用
服务器接收到信息如下
长度27
内容今天天气冷吃火锅
服务器接收到消息包数量4
服务端开始回复消息------
MyMessageEncoder encode 方法被调用MyMessageDecoder decode 被调用
服务器接收到信息如下
长度27
内容今天天气冷吃火锅
服务器接收到消息包数量5
服务端开始回复消息------
MyMessageEncoder encode 方法被调用无论运行几次Server都是分5次接收的这样就解决了TCP粘包问题。
用 Netty 自己实现简单的RPC
RPC 基本介绍
RPCRemote Procedure Call—远程过程调用是一个计算机通信协议。该协议允许运行于一台计算机的程序调用另一台计算机的子程序而程序员无需额外地为这个交互作用编程两个或多个应用程序都分布在不同的服务器上它们之间的调用都像是本地方法调用一样(如图) 过程 调用者(Caller)调用远程API(Remote API) 调用远程API会通过一个RPC代理(RpcProxy) RPC代理再去调用RpcInvoker(这个是PRC的调用者) RpcInvoker通过RPC连接器(RpcConnector) RPC连接器用两台机器规定好的PRC协议(RpcProtocol)把数据进行编码 接着RPC连接器通过RpcChannel通道发送到对方的PRC接收器(RpcAcceptor) PRC接收器通过PRC协议进行解码拿到数据 然后将数据传给RpcProcessor RpcProcessor再传给RpcInvoker RpcInvoker调用Remote API 最后推给被调用者(Callee) 常见的 RPC 框架有比较知名的如阿里的 Dubbo、Google 的 gRPC、Go 语言的 rpcx、Apache 的 thriftSpring 旗下的 SpringCloud。 我们的RPC 调用流程图 RPC 调用流程说明
服务消费方client以本地调用方式调用服务client stub 接收到调用后负责将方法、参数等封装成能够进行网络传输的消息体client stub 将消息进行编码并发送到服务端server stub 收到消息后进行解码server stub 根据解码结果调用本地的服务本地服务执行并将结果返回给 server stubserver stub 将返回导入结果进行编码并发送至消费方client stub 接收到消息并进行解码服务消费方client得到结果
小结RPC 的目标就是将 2 - 8 这些步骤都封装起来用户无需关心这些细节可以像调用本地方法一样即可完成远程服务调用
己实现 Dubbo RPC基于 Netty
需求说明
Dubbo 底层使用了 Netty 作为网络通讯框架要求用 Netty 实现一个简单的 RPC 框架模仿 Dubbo消费者和提供者约定接口和协议消费者远程调用提供者的服务提供者返回一个字符串消费者打印提供者返回的数据。底层网络通信使用 Netty 4.1.20
设计说明
创建一个接口定义抽象方法。用于消费者和提供者之间的约定。创建一个提供者该类需要监听消费者的请求并按照约定返回数据。创建一个消费者该类需要透明的调用自己不存在的方法内部需要使用 Netty 请求提供者返回数据开发的分析图 代码
封装的RPC 可以把这块代码理解成封装的dubbo NettyServer
package com.atguigu.netty.dubborpc.netty;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.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;public class NettyServer {public static void startServer(String hostName, int port) {startServer0(hostName,port);}//编写一个方法完成对NettyServer的初始化和启动private static void startServer0(String hostname, int port) {EventLoopGroup bossGroup new NioEventLoopGroup(1);EventLoopGroup workerGroup new NioEventLoopGroup();try {ServerBootstrap serverBootstrap new ServerBootstrap();serverBootstrap.group(bossGroup,workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class).childHandler(new ChannelInitializerSocketChannel() {Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline ch.pipeline();pipeline.addLast(new StringDecoder());pipeline.addLast(new StringEncoder());pipeline.addLast(new NettyServerHandler()); //业务处理器}});ChannelFuture channelFuture serverBootstrap.bind(hostname, port).sync();System.out.println(服务提供方开始提供服务~~);channelFuture.channel().closeFuture().sync();}catch (Exception e) {e.printStackTrace();}finally {bossGroup.shutdownGracefully();workerGroup.shutdownGracefully();}}
}
NettyServerHandler
package com.atguigu.netty.dubborpc.netty;import com.atguigu.netty.dubborpc.customer.ClientBootstrap;
import com.atguigu.netty.dubborpc.provider.HelloServiceImpl;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;//服务器这边handler比较简单
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {System.out.println(---服务端开始收到来自客户单的消息---);//获取客户端发送的消息并调用服务System.out.println(原始消息 msg);/*1.客户端在调用服务器的api 时我们需要定义一个协议比如我们要求 每次发消息是都必须以某个字符串开头 HelloService#hello#你好2.Dubbo注册在Zookeeper里时这种就是类的全路径字符串你用IDEA的zookeeper插件就可以清楚地看到*/if(msg.toString().startsWith(ClientBootstrap.providerName)) {String result new HelloServiceImpl().hello(msg.toString().substring(msg.toString().lastIndexOf(#) 1));ctx.writeAndFlush(result);}}Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {ctx.close();}
}
NettyClientHandler
package com.atguigu.netty.dubborpc.netty;import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;import java.util.concurrent.Callable;public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter implements Callable {private ChannelHandlerContext context;//上下文private String result; //返回的结果private String para; //客户端调用方法时传入的参数//与服务器的连接创建后就会被调用, 这个方法是第一个被调用(1)Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {System.out.println( channelActive 被调用 );context ctx; //因为我们在其它方法会使用到 ctx}//收到服务器的数据后调用方法 (4)//Overridepublic synchronized void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {System.out.println( channelRead 被调用 );result msg.toString();notify(); //唤醒等待的线程}Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {ctx.close();}//被代理对象调用, 发送数据给服务器- wait - 等待被唤醒(channelRead) - 返回结果 (3)-》5Overridepublic synchronized Object call() throws Exception {System.out.println( call1 被调用 );context.writeAndFlush(para);//进行waitwait(); //等待channelRead 方法获取到服务器的结果后唤醒System.out.println( call2 被调用 );return result; //服务方返回的结果}//(2)void setPara(String para) {System.out.println( setPara );this.para para;}
}
NettyClient
package com.atguigu.netty.dubborpc.netty;import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
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.lang.reflect.Proxy;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class NettyClient {//创建线程池private static ExecutorService executor Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());private static NettyClientHandler client;private int count 0;//编写方法使用代理模式获取一个代理对象public Object getBean(final Class? serivceClass, final String providerName) {return Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(),new Class?[]{serivceClass}, (proxy, method, args) - {System.out.println((proxy, method, args) 进入.... (count) 次);//{} 部分的代码客户端每调用一次 hello, 就会进入到该代码if (client null) {initClient();}//设置要发给服务器端的信息//providerName协议头args[0]就是客户端要发送给服务端的数据client.setPara(providerName args[0]);//return executor.submit(client).get();});}//初始化客户端private static void initClient() {client new NettyClientHandler();//创建EventLoopGroupNioEventLoopGroup group new NioEventLoopGroup();Bootstrap bootstrap new Bootstrap();bootstrap.group(group).channel(NioSocketChannel.class).option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true).handler(new ChannelInitializerSocketChannel() {Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline ch.pipeline();pipeline.addLast(new StringDecoder());pipeline.addLast(new StringEncoder());pipeline.addLast(client);}});try {bootstrap.connect(127.0.0.1, 7000).sync();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}
接口
package com.atguigu.netty.dubborpc.publicinterface;//这个是接口是服务提供方和 服务消费方都需要
public interface HelloService {String hello(String mes);
}
服务端(provider)
HelloServiceImpl
package com.atguigu.netty.dubborpc.provider;import com.atguigu.netty.dubborpc.publicinterface.HelloService;public class HelloServiceImpl implements HelloService{private static int count 0;//当有消费方调用该方法时 就返回一个结果Overridepublic String hello(String mes) {System.out.println(收到客户端消息 mes);System.out.println();//根据mes 返回不同的结果if(mes ! null) {return 你好客户端, 我已经收到你的消息。消息为[ mes ] 第 (count) 次 \n;} else {return 你好客户端, 我已经收到你的消息 ;}}
}
ServerBootstrap
package com.atguigu.netty.dubborpc.provider;import com.atguigu.netty.dubborpc.netty.NettyServer;//ServerBootstrap 会启动一个服务提供者就是 NettyServer
public class ServerBootstrap {public static void main(String[] args) {//代码代填..NettyServer.startServer(127.0.0.1, 7000);}
}
客户端(消费者)
package com.atguigu.netty.dubborpc.customer;import com.atguigu.netty.dubborpc.netty.NettyClient;
import com.atguigu.netty.dubborpc.publicinterface.HelloService;public class ClientBootstrap {//这里定义协议头public static final String providerName HelloService#hello#;public static void main(String[] args) throws Exception{//创建一个消费者NettyClient customer new NettyClient();//创建代理对象HelloService service (HelloService) customer.getBean(HelloService.class, providerName);for (;; ) {Thread.sleep(2 * 1000);//通过代理对象调用服务提供者的方法(服务)String res service.hello(你好 dubbo~);System.out.println(调用的结果 res res);}}
}
调用过程
ClientBootstrap#main发起调用走到下面这一行代码后 HelloService service (HelloService) customer.getBean(HelloService.class, providerName);调用NettyClient#getBean在此方法里与服务端建立链接。 于是就执行NettyClientHandler#channelActive 接着回到NettyClient#getBean调用NettyClientHandler#setPara调用完之后再回到NettyClient#getBean用线程池提交任务 因为用线程池提交了任务就准备执行NettyClientHandler#call线程任务 在NettyClientHandler#call中发送数据给服务提供者 context.writeAndFlush(para);由于还没收到服务提供者的数据结果所以wait住 来到了服务提供者这边从Socket通道中收到了数据所以执行NettyServerHandler#channelRead然后因为此方法中执行了 String result new HelloServiceImpl().hello(msg.toString().substring(msg.toString().lastIndexOf(#) 1));就去HelloServiceImpl#hello中执行业务逻辑返回数据给NettyServerHandler#channelReadNettyServerHandler#channelRead再把数据发给客户端 NettyClientHandler#channelRead收到服务提供者发来的数据唤醒之前wait的线程 所以之前wait的线程从NettyClientHandler#call苏醒返回result给NettyClient#getBean NettyClient#getBeanget()到数据ClientBootstrap#main中的此函数调用返回得到服务端提供的数据。 String res service.hello(你好 dubbo~);13.至此一次RPC调用结束。
效果
ClientBootstrap打印
(proxy, method, args) 进入....1 次setPara channelActive 被调用 call1 被调用 channelRead 被调用 call2 被调用
调用的结果 res 你好客户端, 我已经收到你的消息。消息为[你好 dubbo~] 第1 次 (proxy, method, args) 进入....2 次setPara call1 被调用 channelRead 被调用 call2 被调用
调用的结果 res 你好客户端, 我已经收到你的消息。消息为[你好 dubbo~] 第2 次 (proxy, method, args) 进入....3 次setPara call1 被调用 channelRead 被调用 call2 被调用
调用的结果 res 你好客户端, 我已经收到你的消息。消息为[你好 dubbo~] 第3 次 (proxy, method, args) 进入....4 次setPara call1 被调用 channelRead 被调用 call2 被调用
调用的结果 res 你好客户端, 我已经收到你的消息。消息为[你好 dubbo~] 第4 次 (proxy, method, args) 进入....5 次setPara call1 被调用 channelRead 被调用 call2 被调用
调用的结果 res 你好客户端, 我已经收到你的消息。消息为[你好 dubbo~] 第5 次 ServerBootstrap打印
服务提供方开始提供服务~~
---服务端开始收到来自客户单的消息---
原始消息HelloService#hello#你好 dubbo~
收到客户端消息你好 dubbo~---服务端开始收到来自客户单的消息---
原始消息HelloService#hello#你好 dubbo~
收到客户端消息你好 dubbo~---服务端开始收到来自客户单的消息---
原始消息HelloService#hello#你好 dubbo~
收到客户端消息你好 dubbo~---服务端开始收到来自客户单的消息---
原始消息HelloService#hello#你好 dubbo~
收到客户端消息你好 dubbo~---服务端开始收到来自客户单的消息---
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