三、Netty高性能架构设计
@
三、Netty高性能架构设计
1、Netty概述
本文源码:
1.1、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 JDK 1.7 版本该问题仍旧存在，没有被根本解决。
1.2、Netty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. - 安全：完整的
SSL/TLS和StartTLS支持 - 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。
2、I/O线程模型
- 目前存在的线程模型主要有：
- 传统阻塞I/O服务模型
- Reactor模式
- 根据
Reactor的数量和处理资源池线程的数量不同，有如下3种典型的实现- 单
Reactor单线程 - 单
Reactor多线程 - 主从
Reactor多线程
- 单
Netty线程模型主要基于主从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。
2.1、传统阻塞I/O服务模型
图解说明：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）。之后的图相同。
2.1.1、模型分析
模型特点：
- 采用阻塞
IO模式获取输入的数据 - 每个链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
read操作，造成线程资源浪费。
2.1.2、模型实现代码示例
由于模型的逻辑主要集中在服务端，所以所有模型代码示例基本上都是服务端的示例
public static void main(String[] args) throws IOException {
//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 executorService = Executors.newCachedThreadPool();
//创建ServerSocket
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
System.out.println("服务器启动了");
while (true) {
//监听，等待客户端连接
final Socket socket = serverSocket.accept();
System.out.println("连接到一个客户端");
//创建一个线程，与之通讯
executorService.execute(() -> {
//重写Runnable方法，与客户端进行通讯
handler(socket);
});
}
}
//编写一个Handler方法，和客户端通讯。主要进行数据的读取和业务处理。
public static void handler(Socket socket) {
try {
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){
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 (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
System.out.println("关闭和client的连接");
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
2.2、Reactor模型概述
针对传统阻塞I/O服务模型的2个缺点，解决方案如下：
- 基于
I/O复用模型：多个连接共用一个阻塞对象，应用程序只需要在一个阻塞对象等待，无需阻塞等待所有连接。当某个连接有新的数据可以处理时，操作系统通知应用程序，线程从阻塞状态返回，开始进行业务处理。Reactor对应的叫法: 1. 反应器模式 2. 分发者模式(Dispatcher) 3. 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。
I/O复用结合线程池，就是Reactor模式基本设计思想，如图所示：
Reactor模式，通过一个或多个输入同时传递给服务处理器的模式（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响应的处理线程，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，分发的某个线程（进程），这点就是网络服务高并发处理的关键。
Reactor模式中的核心组成部分：
在一个单独的线程中运行，负责监听和分发事件，分发给适当的处理程序来对
事件作出反应。
-
我的理解是将
Reactor理解成一个Selector，它可以对建立新的连接，也可以将产生的读写事件交换给Handler进行处理 -
Handlers：处理程序执行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程序来响应I/O事件，处理程序执行非阻塞操作。
2.3、单Reactor单线程模式
类似于nio中的Selector(选择器) 根据事件驱动 处理不同的连接请求
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。
2.2.1、模型分析
- 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
2.2.2、模型实现代码示例
这里面我为了简便，我将Reactor和Acceptor和Handler三个对象搞成了方法。
public class SReactorSThread {
private Selector selector;
private ServerSocketChannel serverSocketChannel;
private int PORT = 6666;
public SReactorSThread() {
try {
selector = Selector.open();
serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(PORT));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//对客户端进行监听
public void listen() {
try {
while (true) {
int count = selector.select();
//表示有客户端产生事件
if (count > 0) {
Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();//取出产生事件的Channel
Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();//准备对其进行遍历
while (iterator.hasNext()) {
SelectionKey key = iterator.next();
//将key交给dispatch去处理
dispatch(key);
iterator.remove();
}
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//dispatch
private void dispatch(SelectionKey key) {
if (key.isAcceptable()){
accept(key);
}else {
handler(key);
}
}
//建立新的连接
private void accept(SelectionKey key) {
try {
SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//对请求进行处理，接收消息---业务处理---返回消息
private void handler(SelectionKey key) {
SocketChannel channel = null;
try {
channel = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(3);
StringBuilder msg = new StringBuilder();
while (channel.read(buffer) > 0) {
msg.append(new String(buffer.array()));
buffer.clear();
}
System.out.println("接收到消息：" + msg.toString());
//发送消息
String ok = "OK";
buffer.put(ok.getBytes());
//这个flip非常重要哦，是将position置0，limit置于position的位置，以便下面代码进行写入操作能够正确写入buffer中的所有数据
buffer.flip();
channel.write(buffer);
buffer.clear();
} catch (IOException e) {
try {
System.out.println(channel.getRemoteAddress() + "离线了");
//取消该通道的注册并关闭通道，这里非常重要，没有这一步的话当客户端断开连接就会不断抛出IOException
//是因为，select会一直产生该事件。
key.cancel();
channel.close();
} catch (IOException ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
}
}
/********调用**************/
public static void main(String[] args) {
SReactorSThread sReactorSThread = new SReactorSThread();
sReactorSThread.listen();
}
这里有更牛逼更完整的
Reactor单线程模型的代码案例https://www.cnblogs.com/hama1993/p/10611229.html
https://www.cnblogs.com/eason-ou/p/11910484.html
2.4、单Reactor多线程模型
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- 如果建立连接请求, 则右
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 - 如果不是连接请求，则由
reactor分发调用连接对应的handler来处理 - handler 只负责响应事件，不做具体的业务处理, 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 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
2.4.1、模型分析
- 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处理所有的事件的监听和响应，在单线程运行， 在高并发场景容易出现性能瓶颈.
2.4.2、模型实现代码示例
参考 https://www.cnblogs.com/eason-ou/p/11910523.html
也就是每次读写操作利用线程池开个线程来进行读写操作 主线程继续监听事件
不知道为什么要
- 在写完成之后切换为读事件
- 在读事件之后切换为写事件
//读完后，将通道注册为写
Selector selector = selectionKey.selector();
SelectionKey sk = sc.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE);上述问题 的原因在于sun.nio.ch.SelectionKeyImpl#nioInterestOps(int ops)方法
- 可以看到直接覆盖了之前设置的interestOps，也就是说我们在客户端完成连接，设置SelectionKey.OP_READ事件，其READ实已经把之前的事件全部覆盖了。
问题又来了
- 为什么不在连接事件触发 并且连接成功的时候注册
SelectionKey sk = sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
直接注册两个事件呢? -> SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE最终解决问题:
- 参考连接: selector 为什么无限触发就绪事件
2.5、主从Reactor多线程
方案说明：
Reactor主线程MainReactor对象就只注册一个用于监听连接请求的ServerSocketChannel，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通过accept获取新的连接，并将连接注册到SubReactor 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
2.5.1、模型分析
- 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
2.5.2、模型实现代码示例
还是去看别人大佬写的吧。https://www.cnblogs.com/eason-ou/p/11912010.html
3种模式用生活案例来理解
- 1)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
- 2)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
- 3)主从Reactor多线程，多个前台接待员，多个服务生
3、Netty模型
3.1、主从Reactor进阶
Netty主要是基于主从Reactor多线程模式做了一定的改进，其中主从Reactor都有单一的一个变成了多个。下面是简单的改进图。
- 如图所示，增加了
BossGroup来维护多个主Reactor，主Reactor还是只关注连接的Accept；增加了WorkGroup来维护多个从Reactor，从Reactor将接收到的请求交给Handler进行处理。 - 在主
Reactor中接收到Accept事件，获取到对应的SocketChannel，Netty会将它进一步封装成NIOSocketChannel对象，这个封装后的对象还包含了该Channel对应的SelectionKey、通信地址等详细信息 Netty会将装个封装后的Channel对象注册到WorkerGroup中的从Reactor中。- 当
WorkerGroup中的从Reactor监听到事件后，就会将之交给与此Reactor对应的Handler进行处理。
3.2、再进阶版
Netty将Selector以及Selector相关的事件及任务封装了NioEventLoop，这样BossGroup就可以通过管理NioEventLoop去管理各个Selector。- 同时，
Netty模型中主要存在两个大的线程池组BossGroup和WorkerGroup，用于管理主Reactor线程和从Reactor线程。
3.3、Netty模型
-
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类型的本质都是NioEventLoopGroup类型。 -
NioEventLoopGroup相当于一个线程管理器（类似于ExecutorServevice），它下面维护很多个NioEventLoop线程。（我认为图中的NioEventGroup的地方应该改成NioEventLoop，可能我的理解有点差错吧）- 在初始化这两个
Group线程组时，默认会在每个Group中生成CPU*2个NioEventLoop线程 - 当
n个连接来了，Group默认会按照连接请求的顺序分别将这些连接分给各个NioEventLoop去处理。 - 同时
Group还负责管理EventLoop的生命周期。
- 在初始化这两个
-
NioEventLoop表示一个不断循环的执行处理任务的线程- 它维护了一个线程和任务队列。
- 每个
NioEventLoop都包含一个Selector，用于监听绑定在它上面的socket通讯。 - 每个
NioEventLoop相当于Selector，负责处理多个Channel上的事件 - 每增加一个请求连接，
NioEventLoopGroup就将这个请求依次分发给它下面的NioEventLoop处理。
-
每个
Boss NioEventLoop循环执行的步骤有3步：- 轮询
accept事件 - 处理
accept事件，与client建立连接，生成NioSocketChannel，并将其注册到某个Worker NioEventLoop的selector上。 - 处理任务队列到任务，即
runAllTasks
- 轮询
-
每个
Worker NioEventLoop循环执行的步骤：- 轮询
read，write事件 - 处理
I/O事件，即read，write事件，在对应的NioSocketChannel中进行处理 - 处理任务队列的任务，即
runAllTasks
- 轮询
-
每个
Worker NioEventLoop处理业务时，会使用pipeline（管道），pipeline中维护了一个ChannelHandlerContext链表，而ChannelHandlerContext则保存了Channel相关的所有上下文信息，同时关联一个ChannelHandler对象。如图所示，Channel和pipeline一一对应，ChannelHandler和ChannelHandlerContext一一对应。 -
ChannelHandler是一个接口，负责处理或拦截I/O操作，并将其转发到Pipeline中的下一个处理Handler进行处理。I/O Request via Channel or ChannelHandlerContext | +---------------------------------------------------+---------------+ | ChannelPipeline | | | \|/ | | +---------------------+ +-----------+----------+ | | | Inbound Handler N | | Outbound Handler 1 | | | +----------+----------+ +-----------+----------+ | | /|\ | | | | \|/ | | +----------+----------+ +-----------+----------+ | | | Inbound Handler N-1 | | Outbound Handler 2 | | | +----------+----------+ +-----------+----------+ | | /|\ . | | . . | | ChannelHandlerContext.fireIN_EVT() ChannelHandlerContext.OUT_EVT()| | [ method call] [method call] | | . . | | . \|/ | | +----------+----------+ +-----------+----------+ | | | Inbound Handler 2 | | Outbound Handler M-1 | | | +----------+----------+ +-----------+----------+ | | /|\ | | | | \|/ | | +----------+----------+ +-----------+----------+ | | | Inbound Handler 1 | | Outbound Handler M | | | +----------+----------+ +-----------+----------+ | | /|\ | | +---------------+-----------------------------------+---------------+ | \|/ +---------------+-----------------------------------+---------------+ | | | | | [ Socket.read() ] [ Socket.write() ] | | | | Netty Internal I/O Threads (Transport Implementation) | +-------------------------------------------------------------------+
3.4、代码示例
服务端代码：
public class NettyServer {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//创建BossGroup 和 WorkerGroup
//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）个数为实际 cpu 核数 * 2
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup worderGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
//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，配置
bootstrap.group(bossGroup, worderGroup) //设置两个线程组
.channel(NioServerSocketChannel.class) //使用 NioServerSocketChannel 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
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { //为accept channel的pipeline预添加的handler
//给 pipeline 添加处理器，每当有连接accept时，就会运行到此处。
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
socketChannel.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 future = bootstrap.bind(6668).sync();
//对关闭通道进行监听
future.channel().closeFuture().sync();
} finally {
bossGroup.shutdownGracefully();
worderGroup.shutdownGracefully();
}
}
}
服务端Handler处理：
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
/**
*读取客户端发送过来的消息
* @param ctx 上下文对象，含有 管道pipeline，通道channel，地址
* @param msg 就是客户端发送的数据，默认Object
* @throws Exception
*/
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
System.out.println("服务器读取线程：" + Thread.currentThread().getName());
System.out.println("server ctx = " + ctx);
//看看Channel和Pipeline的关系
Channel channel = ctx.channel();
ChannelPipeline pipeline = ctx.pipeline(); //本质是个双向链表，出栈入栈
//将msg转成一个ByteBuf，比NIO的ByteBuffer性能更高
ByteBuf buf = (ByteBuf)msg;
System.out.println("客户端发送的消息是：" + buf.toString(CharsetUtil.UTF_8));
System.out.println("客户端地址：" + ctx.channel().remoteAddress());
}
//数据读取完毕
@Override
public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
//它是 write + flush，将数据写入到缓存buffer，并将buffer中的数据flush进通道
//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~", CharsetUtil.UTF_8));
}
//处理异常，一般是关闭通道
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
ctx.close();
}
}
客户端：
public class NettyClient {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//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 Bootstrap
Bootstrap 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（使用反射）
.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
socketChannel.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 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();
}
}
}
客户端Handler处理：
public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
/**
* 当通道就绪就会触发
* @param ctx
* @throws Exception
*/
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
System.out.println("client: " + ctx);
ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, server", CharsetUtil.UTF_8));
}
/**
* 当通道有读取事件时，会触发
* @param ctx
* @param msg
* @throws Exception
*/
@Override
public 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());
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
cause.printStackTrace();
ctx.close();
}
}
3.5、任务队列
任务队列由NioEventLoop维护并不断执行。当我们就收到请求之后，在当前channel对应的pipeline中的各个Handler里面进行业务处理和请求过滤。当某些业务需要耗费大量时间的时候，我们可以将任务提交到由NioEventLoop维护的taskQueue或scheduleTaskQueue中，让当前的NioEventLoop线程在空闲时间去执行这些任务。下面将介绍提交任务的3种方式
用户程序自定义的普通任务：
该方式会将任务提交到
taskQueue队列中。提交到该队列中的任务会按照提交顺序依次执行 。
例如: 提交两个任务到队列中 第一个任务消耗10秒 第二个任务消耗20秒
- 先执行第一个任务用时10秒 -->0-10秒第一个任务
- 第一个任务完成后才执行第二个 -->10秒-30秒第二个任务
- 总共耗时30秒
channelHandlerContext.channel().eventLoop().execute(new Runnable(){
@Override
public void run() {
//...
}
});
用户自定义的定时任务：
该方式会将任务提交到
scheduleTaskQueue定时任务队列中。该队列是底层是优先队列PriorityQueue实现的，固该队列中的任务会按照时间的先后顺序定时执行。
channelHandlerContext.channel().eventLoop().schedule(new Runnable() {
@Override
public void run() {
}
}, 60, TimeUnit.SECONDS);
为其他EventLoop线程对应的Channel添加任务
可以在ChannelInitializer中，将刚创建的各个Channel以及对应的标识加入到统一的集合中去，然后可以根据标识获取Channel以及其对应的NioEventLoop，然后就课程调用execute()或者schedule()方法。
3.6、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 Future。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
- 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
-
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。 -
常用方法如下：
方法名称 方法作用 isDone() 判断当前操作是否完成 isSuccess() 判断已完成的当前操作是否成功 getCause() 获取已完成当前操作失败的原因 isCancelled() 判断已完成的当前操作是否被取消 addListener() 注册监听器，当前操作（Future）已完成，将会通知指定的监听器
举例说明
绑定端口操作时异步操作，当绑定操作处理完，将会调用相应的监听器处理逻辑。
serverBootstrap.bind(port).addListener(future -> {
if(future.isSuccess()) {
System.out.println(newDate() + ": 端口["+ port + "]绑定成功!");
} else{
System.err.println("端口["+ port + "]绑定失败!");
}
});
3.7、快速入门实例-HTTP HelloWorld
浏览器访问Netty服务器后，返回HelloWorld
- 每个浏览器的pipeline和Handler是独立的不是共享的
- 同一个浏览器关闭后 再打开 也是独立的不是共享的
- HTTP协议用完就断掉 ,TCP协议要保持连接
- 课上演示刷新时 也会是新的pipeline和Handler ,自己测试发现没有更换 不知原因
启动
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
NioEventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
NioEventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
bootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new TestServerInitializer());
ChannelFuture channelFuture = bootstrap.bind(8080).sync();
channelFuture.channel().closeFuture().sync();
} finally {
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
}
定义ChannelInitializer
用于给Channel对应的pipeline添加handler。该ChannelInitializer中的代码在SocketChannel被创建时都会执行
public class TestServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
//向管道加入处理器
//得到管道
ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
//加入一个 netty 提供的 httpServerCodec：codec => [coder - decoder]
//1、HttpServerCodec 是 netty 提供的处理http的编解码器
pipeline.addLast("MyHttpServerCodec", new HttpServerCodec());
//2、增加自定义的Handler
pipeline.addLast("MyTestHttpServerHandler", new TestHttpServerHandler());
}
}
自定义Handler
public class TestHttpServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<HttpObject> {
/**
* 读取客户端数据。
*
* @param channelHandlerContext
* @param httpObject 客户端和服务器端互相通讯的数据被封装成 HttpObject
* @throws Exception
*/
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, HttpObject httpObject) throws Exception {
//判断 msg 是不是 HTTPRequest 请求
if (httpObject instanceof HttpRequest) {
System.out.println("msg 类型 = " + httpObject.getClass());
System.out.println("客户端地址：" + channelHandlerContext.channel().remoteAddress());
//获取
HttpRequest request = (HttpRequest) httpObject;
//获取uri，进行路径过滤
URI uri = new URI(request.uri());
if ("/favicon.ico".equals(uri.getPath())) {
System.out.println("请求了 favicon.ico，不做响应");
}
//回复信息给浏览器[http协议]
ByteBuf content = Unpooled.copiedBuffer("HelloWorld", CharsetUtil.UTF_8);
//构造一个http的响应，即HTTPResponse
DefaultFullHttpResponse 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());
//将构建好的 response 返回
channelHandlerContext.writeAndFlush(response);
}
}
}
原文连接:https://blog.csdn.net/qq_35751014/article/details/104443715
本文在原文的基础上添加一下自己的理解和笔记
