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墨滴

huangfusuper

2021/06/29  阅读:71  主题:极客黑

Netty的介绍与简单使用

一、Netty的优势

尽管我们前面学习NIO的时候,我已经尽可能的简化代码,但是我们依旧会发现,JDK NIO的开发依旧是极为复杂,在业务开发中我们还要考虑到业务的处理流程、业务的复用、请求的并发量、请求过程中的编解码问题、网络传输中的半包粘包问题等等,会进一步增加NIO开发的难度!

  • Netty是基于上述难题提供了一个统一的解决方案,Netty提供了一个对于Socket编程的统一模板,即使是一个没有网络编程基础的开发人员,也能够很轻松的开发出一个高并发、低延时的程序!

  • Netty提供了很多默认的编解码功能,能够很轻松的实现一些市面上常见的协议比如FTP、HTTP、SMTP、WebSocket等,能够通过很少的几行代码很轻松的解决网络通讯过程中的半包、粘包问题!

  • 定制能力强,Netty优秀的代码风格和强大的扩展能力,可以让我们通过ChannelHandler对通信框架进行灵活的扩展,以及通过管道流(PipLine)实现业务功能的相互隔离与复用!

  • 成熟、稳定,Netty修复了现在JDK已经发现了的,所有的JDK NIO BUG,其中最著名的就是臭名昭著的JDK空轮训BUG!

  • 社区活跃,版本迭代周期短,发现的BUG可以被及时修复,同时,更多的新功能会加入;

二、Netty的架构设计

这是来自官网的一张架构图,我们可以大致的了解Netty的模块!

  • Core核心层,是Netty的最主要的实现,后续的所有扩展都建立在Core之上,他提供了事件的可扩展模型、网络通讯编程的通用API、数据零拷贝和数据载体的封装和复用!
  • Transport Service服务传输层,Netty提供了底层网络通讯的能力,它抽象了底层网络TCP、UDP等协议的网络通信,使得用户不在为一个网络通信开发的底层技术所头疼,似的注意力能够更加专注于业务!也正是因为这一层的封装,使得NIO/BIO之间能够无缝切换!
  • Protocol Support协议层,Netty几乎实现类市面上的大部分主流协议、包括HTTP、SSL、Protobuf、压缩、大文件传输、WebSocket、文本、二进制等主流协议, 而且Netty支持自定义扩展协议。Netty丰富的协议使得用户的开发成本大大降低,使用内置的协议可以很轻松的开发一个类似于Tomcat的Http服务器!

三、Netty的基本使用和介绍

经过上面的介绍,我们大概了解了Netty的基本架构,下面我们会看一下Netty的基本使用,然后我会逐行解析,希望能够通过这一节课帮助大家入门Netty编程,也为后面的源码学习更好的铺垫一下!

1. 开发一个服务端

我们使用Netty开发一个简单的服务端代码:

服务端接收到客户端的消息,打印出来,然后主动中断连接!

启动服务端源代码:

/**
* 服务端
*
* @author 源码学徒
* @date 2021年4月19日12:39:21
*/

public class EchoServer {

public static void main(String[] args) {
//设置事件循环组
EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

try {
//设置服务启动器
ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
serverBootstrap.group(boss, worker)
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.localAddress(8989)
//设置服务管道
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>()
{
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
socketChannel.pipeline().addLast(new EchoServerHandler());
}
});
//同步阻塞 直到绑定完成
ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind().sync();
//监听通道关闭方法 等待服务端通道关闭完成
channelFuture.channel().closeFuture().sync();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//优雅的关闭线程组
boss.shutdownGracefully();
worker.shutdownGracefully();
}
}
}

服务端读取数据处理器源代码 : EchoServerHandler

/**
* 服务端打印处理的handler
*
* @author huangfu
* @date 2021年4月19日12:42:34
*/

public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf byteBuf = (ByteBuf) msg;
try {
//转换为字符串
String message = byteBuf.toString(StandardCharsets.UTF_8);
System.out.println(message);
}finally {
ReferenceCountUtil.release(byteBuf);
ctx.channel().close();
}
}
}

2. 服务端源代码介绍

EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

定义两个事件循环组,还记得我们第五章将的我们对NIO的优化版本吗?现在暂时你可以把它理解为两个selector组

  • boss内部只包含一个selector选择器,用于接收新连接!
  • worker内部默认是CPU*2个selector选择器,用于处理我们的业务逻辑!

boss接收到新连接后,将新连接产生的SocketChannel交给worker线程组处理! 用一个现在比较流行的比喻:boss相当于老板,worker相当于工人,boss不处理工作,只负责在外面跑业务拉活谈合同。接到新活之后,就把这个活交给worker来干,自己再去接下一个活!

这两行代码建议参考上一章的NIO的优化版本学习!

ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();

ServerBootstrap是Netty为我们提供的一个快速启动配置类,为什么Netty相较于NIO开发比较简单,就是因为Netty为我们提供了一个网络编程的代码的模板,那么想要使用这些模板,就必须要告诉模板一些必要的参数,供模板读取,而ServerBootstrap正式这个作用,通过初始化的时候,我们设置各种参数,我们将之保存到ServerBootstrap中,后续Netty服务启动的时候,会读取我们初始化的时候配置的各种参数,完成自己的初始化

 serverBootstrap.group(boss, worker)

将我们前面初始化的两个事件循环组绑定起来,保存到serverBootstrap中,供后续读取!

.channel(NioServerSocketChannel.class)

我们这里开发的是一个服务端程序,所以我们使用的是NioServerSocketChannel,在Netty中分为两种SocketChannel,一种是NioServerSocketChannel一种是NioSocketChannel,两者都继承与JDK的ServerSocketChannel和SocketChannel,是Netty官方对于通讯管道的扩展:

image-20210419133824276
image-20210419133824276
  • NioServerSocketChannel: 服务端通道
  • NioSocketChannel: 客户端通道

有关于两个通道,我们后面会详细分析,这里你们先记着,NioServerSocketChannel代表着服务端通道!NioSocketChannel代表着客户端通道,不要搞混了!

.localAddress(8989)

设置一个端口号,服务端对外暴露的端口号!

.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
socketChannel.pipeline().addLast(new EchoServerHandler());
}
});

这个代码及其重要,后面也会重点提及,这里主要是做服务编排的,想客户端Socket绑定一个通道,并添加我们的业务处理类 xxxxHandler,当一个客户端连接上服务端后,后续所有的业务处理,都会由这里注册的各种Handler来处理,这就是Netty提供的能够让开发人员专注于业务开发的主要逻辑所在,后面会对这一块代码进行一个重点的讲解,这里也只需要记住,我们注册这些Handler后,客户端发来的数据都会在这些Handler中流转处理!

ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind().sync();

上面的初始化完成了,开始进行服务器启动和端口绑定,根据上面设置的端口号绑定,细心的同学可能会发现我还调用了一个sync方法,Netty是基于异步事件来开发的,这里我们进行bind调用之后,因为是异步执行,所以我们并不知道什么时候完成,所以这里调用了一个阻塞的方法(sync),一直阻塞等待绑定完成后才继续往下走!

channelFuture.channel().closeFuture().sync();

获取一个服务端的通道对象,并且对服务端的通道对象添加一个关闭的监听,并调用阻塞方法(sync),调用后,程序会一直阻塞再这里,等待服务端管道关闭,才会继续往下走!一般来说,服务端管道除非我们主动停机活因为异常崩溃,否则服务端管道会一直存活,那么改程序将会一直阻塞在这里,形成一个服务!

boss.shutdownGracefully();
worker.shutdownGracefully();

优雅停机,该段程序会将通道标记为不可用状态,等待程序处理完毕后,释放Netty所创建的所有资源!

public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {....}

当服务端察觉到客户端发来数据时,回调该逻辑!

3. 开发一个客户端

/**
* 打印程序客户端
*
* @author huangfu
* @date 2021年4月19日13:58:16
*/

public class EchoClient {
public static void main(String[] args) {
EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

try {
Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
bootstrap.remoteAddress("127.0.0.1", 8989)
.group(worker)
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>()
{
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ch.pipeline().addLast(new EchoClientHandler());
}
});

ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect().sync();
channelFuture.channel().closeFuture().sync();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
worker.shutdownGracefully();
}
}
}

客户端处理Handler

/**
* @author huangfu
* @date
*/

public class EchoClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
ByteBuf buffer = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();
buffer.writeBytes("Hello Netty".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
ctx.channel().writeAndFlush(buffer);
}
}

4. 客户端源代码介绍

客户端的代码和服务端的代码基本一致,所以这里不做全部讲解,只做不一样的讲解:

EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

这里客户端只有一个事件循环组,为什么?因为客户端不存在新连接嘛!

Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();

这个里和服务端的ServerBootstrap基本一致,是为了保存客户端的配置所设置的一个类!

ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect().sync();

连接服务端,并等待链接完成!

Handler的重载方法也发生了变化:

public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {....}

这里的含义是,当客户端被激活后既链接到服务端后,回调该逻辑!

细心的同学在练习的时候可能会发现一点问题,我们发现客户端会有 handler和childHandler两种方法

.handler()
//设置服务管道
.childHandler()
  • handler: 是绑定在 ServerSocketChannel之上的,负责服务端的逻辑处理!
  • childHandler: 是绑定在SockerChannel之上的,当客户端绑定成功后,会产生一个SocketChannel对象会调用该handler的绑定!

总结

本节课比较简单,主要是对Netty的基本使用有一个比较简单的认知,希望大家课下多练习,争取会简单的使用Netty!

huangfusuper

2021/06/29  阅读:71  主题:极客黑

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huangfusuper