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netty支持的协议

 

流经网络的数据总是具有相同的类型:字节。这些字节是如何流动的主要取决于我们所说的 网络传输--一个帮助我们抽象底层数据传输机制的概念。用户并不关心这些细节;他们只想确保他们的字节被可靠地发送和接收。

jdk提供了从阻塞传输到非阻塞传输及异步AIO等,在使用时会因为网络 API 的截然不同而遇到问题。然而,Netty 为它所有的传输实现提供了一个通用 API,这使得这种转换比你直接使用 JDK 所能够达到的简单得多。所产生的代码不会被实现的细节所污染,而你也不需要在你的整个代码 库上进行广泛的重构。简而言之,你可以将时间花在其他更有成效的事情上。

一、Channel

Netty除了 TCP 协议以外, Netty 还支持很多其他的连接协议, 并且每种协议还有 NIO(异步 IO) 和 OIO(Old-IO, 即传统的阻塞 IO) 版本的区别.

1.1、Channel 类的层次结构

传输 API 的核心是 interface Channel,它被用于所有的 I/O 操作。Channel 类的层次结构如图 4-1 所示。

如图所示,

1、每个 Channel 都将会被分配一个 ChannelPipeline 和 ChannelConfig。 ChannelConfig 包含了该 Channel 的所有配置设置,并且支持热更新。由于特定的传输可能具有独特的设置,所以它可能会实现一个 ChannelConfig 的子类型。(请参考 ChannelConfig 实现对应的 Javadoc。)

2、每个Channel是独一无二的,所以为了保证顺序将 Channel 声明为 java.lang. Comparable 的一个子接口。因此,如果两个不同的 Channel 实例都返回了相同的散列码,那 么 AbstractChannel 中的 compareTo()方法的实现将会抛出一个 Error。

3、ChannelPipeline 持有所有将应用于入站和出站数据以及事件的 ChannelHandler 实 例,这些 ChannelHandler 实现了应用程序用于处理状态变化以及数据处理的逻辑。

ChannelHandler 的典型用途包括:

  1. 将数据从一种格式转换为另一种格式;
  2. 提供异常的通知;
  3. 提供 Channel 变为活动的或者非活动的通知;
  4. 提供当 Channel 注册到 EventLoop 或者从 EventLoop 注销时的通知;
  5. 提供有关用户自定义事件的通知。

拦截过滤器 ChannelPipeline 实现了一种常见的设计模式—拦截过滤器(Intercepting Filter)。UNIX 管道是另外一个熟悉的例子:多个命令被链接在一起,其中一个命令的输出端将连 接到命令行中下一个命令的输入端。

1.2、Channel 的方法

除了访问所分配的 ChannelPipeline 和 ChannelConfig 之外,也可以利用 Channel 的其他方法,如下:

eventLoop();// 返回分配给 Channel 的 EventLoop
pipeline();// 返回分配给 Channel 的 ChannelPipeline
isActive();// 如果 Channel 是活动的,则返回 true。活动的意义可能依赖于底层的传输。例如,一个 Socket 传输一旦连接到了远程节点便是活动的,而一个 atagram 传输一旦被打开便是活动的
localAddress();// 返回本地的 SokcetAddress
remoteAddress();// 返回远程的 SocketAddresswrite 将数据写到远程节点。这个数据将被传递给 ChannelPipeline,并且排队直到它被冲刷
flush();// 将之前已写的数据冲刷到底层传输,如一个 Socket
writeAndFlush();// 一个简便的方法,等同于调用 write()并接着调用 flush()

二、Netty中内置的传输

2.1、Netty中内置处理协议的包路径

Netty 内置了一些可开箱即用的传输。因为并不是它们所有的传输都支持每一种协议,所以 你必须选择一个和你的应用程序所使用的协议相容的传输。

名 称 描 述
NIO io.netty.channel.socket.nio

使用 java.nio.channels 包作为基础——基于选择器的方式

Epoll①

io.netty.channel.epoll 

由 JNI 驱动的 epoll()和非阻塞 IO。这个传输支持只有在Linux上可用的多种特性,如SO_REUSEPORT,比 NIO 传输更快,而且是完全非阻塞的
OIO  io.netty.channel.socket.oio  使用 java.net 包作为基础——使用阻塞流
Local  io.netty.channel.local  可以在 VM 内部通过管道进行通信的本地传输

Embedded 

io.netty.channel.embedded  Embedded 传输,允许使用 ChannelHandler 而又不需要一个真正的基于网络的传输。这在测试你的ChannelHandler 实现时非常有用

2.2、不同连接下的 Channel 类型

不同协议不同的阻塞类型的连接都有不同的 Channel 类型与之对应下面是一些常用的 Channel 类型:

  • NioSocketChannel, 代表异步的客户端 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.

  • OioSocketChannel, 同步的客户端 TCP Socket 连接.

  • OioServerSocketChannel, 同步的服务器端 TCP Socket 连接.

  • OioDatagramChannel, 同步的 UDP 连接

  • OioSctpChannel, 同步的 Sctp 服务器端连接.

  • OioSctpServerChannel, 同步的客户端 TCP Socket 连接.

三、各传输类型介绍

3.1、NIO——非阻塞 I/O

NIO 提供了一个所有 I/O 操作的全异步的实现。它利用了自 NIO 子系统被引入 JDK 1.4 时便 可用的基于选择器的 API。

选择器背后的基本概念是充当一个注册表,在那里你将可以请求在 Channel 的状态发生变 化时得到通知。

可能的状态变化有:

  •  新的 Channel 已被接受并且就绪;
  •  Channel 连接已经完成;
  •  Channel 有已经就绪的可供读取的数据;
  •  Channel 可用于写数据。

选择器运行在一个检查状态变化并对其做出相应响应的线程上,在应用程序对状态的改变做 出响应之后,选择器将会被重置,并将重复这个过程。

3.2、NIO——Epoll—用于 Linux 的本地非阻塞传输

  Linux作为高性能网络编程的平台,其重要性与日俱增,这催生了大量先进特性的开发,其 中包括epoll——一个高度可扩展的I/O事件通知特性。这个API自Linux内核版本 2.5.44(2002)被 引入,提供了比旧的POSIX select和poll系统调用 更好的性能,同时现在也是Linux上非阻 塞网络编程的事实标准。Linux JDK NIO API使用了这些epoll调用。

  Netty为Linux提供了一组NIO API,其以一种和它本身的设计更加一致的方式使用epoll,并 且以一种更加轻量的方式使用中断。① 4.3.3 OIO—旧的阻塞 I/O 如果你的应用程序旨在运行于Linux系统,那么请考虑利用 这个版本的传输;你将发现在高负载下它的性能要优于JDK的NIO实现。

3.3、OIO—旧的阻塞 I/O

  Netty 的 OIO 传输实现代表了一种折中:它可以通过常规的传输 API 使用,但是由于它 是建立在 java.net 包的阻塞实现之上的,所以它不是异步的。但是,它仍然非常适合于某 些用途。

  例如,你可能需要移植使用了一些进行阻塞调用的库(如JDBC② 有了这个背景,你可能会想,Netty是如何能够使用和用于异步传输相同的API来支持OIO的呢。 答案就是,Netty利用了SO_TIMEOUT这个Socket标志,它指定了等待一个I/O操作完成的最大毫秒 数。如果操作在指定的时间间隔内没有完成,则将会抛出一个SocketTimeout Exception。Netty 将捕获这个异常并继续处理循环。在EventLoop下一次运行时,它将再次尝试。这实际上也是 类似于Netty这样的异步框架能够支持OIO的唯一方式 )的遗留代码,而将逻辑转 换为非阻塞的可能也是不切实际的。相反,你可以在短期内使用Netty的OIO传输,然后再将你的 代码移植到纯粹的异步传输上。

3.4、用于 JVM 内部通信的 Local 传输

  Netty 提供了一个 Local 传输,用于在同一个 JVM 中运行的客户端和服务器程序之间的异步 通信。同样,这个传输也支持对于所有 Netty 传输实现都共同的 API。

  在这个传输中,和服务器 Channel 相关联的 SocketAddress 并没有绑定物理网络地址; 相反,只要服务器还在运行,它就会被存储在注册表里,并在 Channel 关闭时注销。因为这个 传输并不接受真正的网络流量,所以它并不能够和其他传输实现进行互操作。因此,客户端希望 连接到(在同一个 JVM 中)使用了这个传输的服务器端时也必须使用它。除了这个限制,它的 使用方式和其他的传输一模一样。

 

3.5、Embedded 传输

Netty 提供了一种额外的传输,使得你可以将一组 ChannelHandler 作为帮助器类嵌入到 其他的 ChannelHandler 内部。通过这种方式,你将可以扩展一个 ChannelHandler 的功能, 而又不需要修改其内部代码。 不足为奇的是,Embedded 传输的关键是一个被称为 EmbeddedChannel 的具体的 Channel 实现。在第 9 章中,我们将详细地讨论如何使用这个类来为 ChannelHandler 的实现创建单元 测试用例。

 四、传输示例

4.1、BIO示例

package com.dxz.nettydemo.bio;

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TimeServer {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        int port = 8080;
        if (args != null && args.length > 0) {

            try {
                port = Integer.valueOf(args[0]);
            } catch (NumberFormatException e) {
                // 采用默认值
            }

        }
        ServerSocket server = null;
        try {
            server = new ServerSocket(port);
            System.out.println("The time server is start in port : " + port);
            Socket socket = null;
            while (true) {
                socket = server.accept();
                new Thread(new TimeServerHandler(socket)).start();
            }
        } finally {
            if (server != null) {
                System.out.println("The time server close");
                server.close();
                server = null;
            }
        }
    }
}
package com.dxz.nettydemo.bio;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

public class TimeServerHandler implements Runnable {

    private Socket socket;

    public TimeServerHandler(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        BufferedReader in = null;
        PrintWriter out = null;
        try {
            in = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()));
            out = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream(), true);
            String currentTime = null;
            String body = null;
            while (true) {
                body = in.readLine();
                if (body == null)
                    break;
                System.out.println("The time server receive order : " + body);
                currentTime = "QUERY TIME ORDER".equalsIgnoreCase(body)
                        ? new java.util.Date(System.currentTimeMillis()).toString() : "BAD ORDER";
                out.println(currentTime);
            }

        } catch (Exception e) {
            if (in != null) {
                try {
                    in.close();
                } catch (IOException e1) {
                    e1.printStackTrace();
                }
            }
            if (out != null) {
                out.close();
                out = null;
            }
            if (this.socket != null) {
                try {
                    this.socket.close();
                } catch (IOException e1) {
                    e1.printStackTrace();
                }
                this.socket = null;
            }
        }
    }
}
package com.dxz.nettydemo.bio;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

public class TimeClient {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {

        int port = 8080;
        if (args != null && args.length > 0) {

            try {
                port = Integer.valueOf(args[0]);
            } catch (NumberFormatException e) {
                // 采用默认值
            }

        }
        Socket socket = null;
        BufferedReader in = null;
        PrintWriter out = null;
        try {
            socket = new Socket("127.0.0.1", port);
            in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
            out.println("QUERY TIME ORDER");
            System.out.println("Send order 2 server succeed.");
            String resp = in.readLine();
            System.out.println("Now is : " + resp);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (out != null) {
                out.close();
                out = null;
            }
            if (in != null) {
                try {
                    in.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                in = null;
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                socket = null;
            }
        }
    }
}

4.2、OIO示例

package com.dxz.nettydemo.chapter04;

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.charset.Charset;

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelFutureListener;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.oio.OioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.oio.OioServerSocketChannel;

public class NettyOioServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        NettyOioServer nos = new NettyOioServer();
        nos.server(9999);
    }
    
    public void server(int port) throws Exception {
        final ByteBuf buf = Unpooled.unreleasableBuffer(Unpooled.copiedBuffer("Hi!\r\n", Charset.forName("UTF-8")));
        EventLoopGroup group = new OioEventLoopGroup();
        try {
            //创建 ServerBootstrap
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(group)
                .channel(OioServerSocketChannel.class) //使用 OioEventLoopGroup以允许阻塞模式(旧的I/O)
                .localAddress(new InetSocketAddress(port))
                .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {//指定 ChannelInitializer,对于每个已接受的连接都调用它
                        @Override
                        public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {//添加一个 ChannelInboundHandlerAdapter    以拦截和    处理事件                                
                                @Override
                                public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
                                    //将消息写到客户端,并添加 ChannelFutureListener,    以便消息一被写完就关闭连接
                                    ctx.writeAndFlush(buf.duplicate()).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
                                }
                            });
                        }
                    });
            ChannelFuture f = b.bind().sync();
            f.channel().closeFuture().sync();

        } finally {
            group.shutdownGracefully().sync();
        }
    }
}

用telnet localhost 9999测试如下:

 

posted on 2014-05-14 21:26  duanxz  阅读(2415)  评论(0编辑  收藏