1. Netty 高性能架构设计

1.1 Netty 概述

官网：https://netty.io/

Netty is an asynchronous event-driven network application framework for rapid development of maintainable high performance protocol servers & clients

image.png
Netty 是由 JBOSS 提供的一个 Java 开源框架。Netty 提供异步的、基于事件驱动的网络应用程序框架，用以快速开发高性能、高可靠性的网络 IO 程序 Netty 可以帮助你快速、简单的开发出一个网络应用，相当于简化和流程化了 NIO 的开发过程。

Netty 的优点

  • 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，JDK 5（Netty 3.x）或 6（Netty 4.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

1.2 Reactor 模式

I/O 复用结合线程池，就是 Reactor 模式基本设计思想，如图：
image.png

  • 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

Reactor 模式又分为：

  • 单 Reactor 单线程：会有性能问题，无法发挥多核 CPU 的性能；可靠性低
  • 单 Reactor 多线程：reactor 处理所有事件的监听和响应，在高并发场景下容易出现瓶颈
  • 主从 Reactor 多线程

image.png

  • 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
  • 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 client
  • Reactor 主线程可以对应多个 Reactor 子线程, 即 MainRecator 可以关联多个 SubReactor

1.3 Netty 模型

image.png

  • 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 NioEventLoopGroup
  • NioEventLoopGroup 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 NioEventLoop
  • NioEventLoop 表示一个不断循环的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 的网络通讯
  • NioEventLoopGroup 可以有多个线程, 即可以含有多个 NioEventLoop
  • 每个 BossNioEventLoop 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 NioScocketChannel , 并将其注册到某个 workerNIOEventLoop 上的 selector
    • 处理任务队列中的任务 ， 即 runAllTasks
  • 每个 WorkerNioEventLoop 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 NioScocketChannel 处理
    • 处理任务队列的任务 ， 即 runAllTasks
  • 每个 WorkerNIOEventLoop 处理业务时，会使用 pipeline(管道), pipeline 中包含了 channel , 即通过 pipeline 可以获取到对应通道, 管道中维护了很多的处理器

Netty 快速入门示例

NettyServer

  1. public class NettyServer {
  3.     public static void main(String[] args) throws Exception {
  5.         //创建BossGroup 和 WorkerGroup
  6.         //说明
  7.         //1. 创建两个线程组 bossGroup 和 workerGroup
  8.         //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
  9.         //3. 两个都是无限循环
  10.         //4. bossGroup 和 workerGroup 含有的子线程(NioEventLoop)的个数为：默认实际 cpu核数 * 2
  11.         EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
  12.         EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(8);
  14.         try {
  15.             //创建服务器端的启动对象，配置参数
  16.             ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
  18.             //使用链式编程来进行设置
  19.             //设置两个线程组
  20.             bootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
  21.                     //使用 NioSocketChannel 作为服务器的通道实现
  22.                     .channel(NioServerSocketChannel.class)
  23.                     // 设置线程队列得到连接个数
  24.                     .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)
  25.                     //设置保持活动连接状态
  26.                     .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
  27.                     // 该 handler对应 bossGroup, childHandler 对应 workerGroup
  28.                     // .handler(null)
  29.                     //创建一个通道初始化对象(匿名对象)
  30.                     .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
  31.                         //给pipeline 设置处理器
  32.                         @Override
  33.                         protected void initChannel(SocketChannel ch) {
  34.                             //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 scheduleTaskQueue
  35.                             System.out.println("客户 socketChannel hashcode=" + ch.hashCode());
  36.                             ch.pipeline().addLast(new NettyServerHandler());
  37.                         }
  38.                     }); // 给我们的workerGroup 的 EventLoop 对应的管道设置处理器
  40.             System.out.println(".....服务器 is ready...");
  42.             //绑定一个端口并且同步, 生成了一个 ChannelFuture 对象
  43.             //启动服务器(并绑定端口)
  44.             final ChannelFuture cf = bootstrap.bind(6668).sync();
  46.             //给 cf 注册监听器，监控我们关心的事件
  48.             cf.addListener((ChannelFutureListener) future -> {
  49.                 if (cf.isSuccess()) {
  50.                     System.out.println("监听端口 6668 成功");
  51.                 } else {
  52.                     System.out.println("监听端口 6668 失败");
  53.                 }
  54.             });
  55.             //对关闭通道进行监听
  56.             cf.channel().closeFuture().sync();
  57.         } finally {
  58.             bossGroup.shutdownGracefully();
  59.             workerGroup.shutdownGracefully();
  60.         }
  61.     }
  62. }

NettyServerHandler

  1. /**
  2.  * 说明
  3.  * 1. 我们自定义一个 Handler 需要继承 netty 规定好的某个 HandlerAdapter(规范)
  4.  * 2. 这时我们自定义一个 Handler , 才能称为一个 handler
  5.  */
  6. public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
  8.     /**
  9.      * 读取数据实际(这里我们可以读取客户端发送的消息)
  10.      *
  11.      * @param ctx 1. ChannelHandlerContext ctx:上下文对象, 含有 管道pipeline , 通道channel, 地址
  12.      * @param msg 2. Object msg: 就是客户端发送的数据 默认Object
  13.      * @throws Exception
  14.      */
  15.     @Override
  16.     public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
  19.         //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
  20.         //NIOEventLoop 的 taskQueue 中,
  22.         //解决方案1 用户程序自定义的普通任务
  23.         // 注意：喵2是5秒后执行，喵3是在喵2执行后5秒再执行
  25.         ctx.channel().eventLoop().execute(() -> {
  26.             try {
  27.                 Thread.sleep(5 * 1000);
  28.                 ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, 客户端~(>^ω^<)喵2", CharsetUtil.UTF_8));
  29.                 System.out.println("channel code=" + ctx.channel().hashCode());
  30.             } catch (Exception ex) {
  31.                 System.out.println("发生异常" + ex.getMessage());
  32.             }
  33.         });
  35.         ctx.channel().eventLoop().execute(() -> {
  37.             try {
  38.                 Thread.sleep(5 * 1000);
  39.                 ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, 客户端~(>^ω^<)喵3", CharsetUtil.UTF_8));
  40.                 System.out.println("channel code=" + ctx.channel().hashCode());
  41.             } catch (Exception ex) {
  42.                 System.out.println("发生异常" + ex.getMessage());
  43.             }
  44.         });
  46.         //解决方案2 : 用户自定义定时任务 -》 该任务是提交到 scheduleTaskQueue 中
  48.         ctx.channel().eventLoop().schedule(() -> {
  50.             try {
  51.                 Thread.sleep(5 * 1000);
  52.                 ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, 客户端~(>^ω^<)喵4", CharsetUtil.UTF_8));
  53.                 System.out.println("channel code=" + ctx.channel().hashCode());
  54.             } catch (Exception ex) {
  55.                 System.out.println("发生异常" + ex.getMessage());
  56.             }
  57.         }, 5, TimeUnit.SECONDS);
  59.         System.out.println("go on ...");
  61.         System.out.println("服务器读取线程 " + Thread.currentThread().getName() + " channel =" + ctx.channel());
  62.         System.out.println("server ctx =" + ctx);
  63.         System.out.println("看看 channel 和 pipeline 的关系");
  64.         Channel channel = ctx.channel();
  65.         ChannelPipeline pipeline = ctx.pipeline(); //本质是一个双向链接, 出站入站
  68.         //将 msg 转成一个 ByteBuf
  69.         //ByteBuf 是 Netty 提供的，不是 NIO 的 ByteBuffer.
  70.         ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
  71.         System.out.println("客户端发送消息是:" + buf.toString(CharsetUtil.UTF_8));
  72.         System.out.println("客户端地址:" + channel.remoteAddress());
  73.     }
  75.     /**
  76.      * 数据读取完毕
  77.      *
  78.      * @param ctx
  79.      * @throws Exception
  80.      */
  81.     @Override
  82.     public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
  84.         // writeAndFlush 是 write + flush
  85.         //将数据写入到缓存，并刷新
  86.         //一般讲，我们对这个发送的数据进行编码
  87.         ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, 客户端~(>^ω^<)喵1", CharsetUtil.UTF_8));
  88.     }
  90.     /**
  91.      * 处理异常, 一般是需要关闭通道
  92.      *
  93.      * @param ctx
  94.      * @param cause
  95.      * @throws Exception
  96.      */
  97.     @Override
  98.     public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
  99.         ctx.close();
  100.     }
  101. }

NettyClient

  1. public class NettyClient {
  3.     public static void main(String[] args) throws Exception {
  5.         //客户端需要一个事件循环组
  6.         EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
  8.         try {
  9.             //创建客户端启动对象
  10.             //注意客户端使用的不是 ServerBootstrap 而是 Bootstrap
  11.             Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
  13.             //设置相关参数
  14.             //设置线程组
  15.             bootstrap.group(group)
  16.                     // 设置客户端通道的实现类(反射)
  17.                     .channel(NioSocketChannel.class)
  18.                     .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
  19.                         @Override
  20.                         protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
  21.                             ch.pipeline().addLast(new NettyClientHandler()); //加入自己的处理器
  22.                         }
  23.                     });
  25.             System.out.println("客户端 ok..");
  27.             //启动客户端去连接服务器端
  28.             //关于 ChannelFuture 要分析，涉及到netty的异步模型
  29.             ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect("127.0.0.1", 6668).sync();
  30.             //给关闭通道进行监听
  31.             channelFuture.channel().closeFuture().sync();
  32.         } finally {
  33.             group.shutdownGracefully();
  34.         }
  35.     }
  36. }

NettyClientHandler

  1. public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
  3.     /**
  4.      * 当通道就绪就会触发该方法
  5.      *
  6.      * @param ctx
  7.      * @throws Exception
  8.      */
  9.     @Override
  10.     public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
  11.         System.out.println("client " + ctx);
  12.         ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, server: (>^ω^<)喵", CharsetUtil.UTF_8));
  13.     }
  15.     /**
  16.      * 当通道有读取事件时，会触发
  17.      *
  18.      * @param ctx
  19.      * @param msg
  20.      * @throws Exception
  21.      */
  22.     @Override
  23.     public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
  25.         ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
  26.         System.out.println("服务器回复的消息:" + buf.toString(CharsetUtil.UTF_8));
  27.         System.out.println("服务器的地址： " + ctx.channel().remoteAddress());
  28.     }
  30.     @Override
  31.     public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
  32.         cause.printStackTrace();
  33.         ctx.close();
  34.     }
  35. }

任务队列中的 Task 3 种典型使用场景

  1. 用户程序自定义的普通任务
  2. 用户自定义定时任务
  3. 非当前 Reactor 线程调用 Channel 的各种方法
    1. 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

代码见上边

Netty 模型再说明

  • 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

  • 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<Void> 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. 案例说明

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 ```java //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) final ChannelFuture cf = bootstrap.bind(6668).sync();

//给 cf 注册监听器，监控我们关心的事件

cf.addListener((ChannelFutureListener) future -> { 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();

  1. <a name="EMCia"></a>
  2. ### 1.4 入门示例：HTTP 服务
  3. > 代码位置：/Users/zhangchuanqiang/资料/编程学习/01 Netty核心技术及源码剖析 尚硅谷 韩顺平 /尚硅谷Netty笔记源码资料/代码/NettyPro/src/main/java/com/atguigu/netty/http
  6. <a name="addOe"></a>
  7. ## 2. Netty 核心组件
  8. <a name="d11BD"></a>
  9. ### 2.1 Bootstrap、ServerBootstrap
  10. 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
  12. 常见的方法有：
  13. ```java
  14. public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup) → 该方法用于服务器端，用来设置两个 EventLoop
  15. public B group(EventLoopGroup group)  → 该方法用于客户端，用来设置一个 EventLoop
  16. public B channel(Class<? extends C> channelClass) → 该方法用来设置一个服务器端的通道实现
  17. public <T> B option(ChannelOption<T> option, T value) → 用来给 ServerChannel 添加配置
  18. public <T> ServerBootstrap childOption(ChannelOption<T> childOption, T value) → 用来给接收到的通道添加配置
  19. public ServerBootstrap childHandler(ChannelHandler childHandler) → 该方法用来设置业务处理类（自定义的 handler）
  20. public ChannelFuture bind(int inetPort) → 该方法用于服务器端，用来设置占用的端口号
  21. public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort) → 该方法用于客户端，用来连接服务器端

1.2 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

1.3 Channel

  • Channel 是 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。

1.4 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

1.5 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。
  • 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：

image.png

ChannelInboundHandler 用于处理入站 I/O 事件。 ChannelOutboundHandler 用于处理出站 I/O 操作。 //适配器 ChannelInboundHandlerAdapter 用于处理入站 I/O 事件。 ChannelOutboundHandlerAdapter 用于处理出站 I/O 操作。 ChannelDuplexHandler 用于处理入站和出站事件。

  • 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，重写放入一般有：

    1. public class ChannelInboundHandlerAdapter extends ChannelHandlerAdapter implements ChannelInboundHandler {
    2.   @Override
    3.   public void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
    4.       ctx.fireChannelRegistered();
    5.   }
    7.   @Override
    8.   public void channelUnregistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
    9.       ctx.fireChannelUnregistered();
    10.   }
    12.   // 通道就绪事件
    13.   @Override
    14.   public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
    15.       ctx.fireChannelActive();
    16.   }
    18.   @Override
    19.   public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
    20.       ctx.fireChannelInactive();
    21.   }
    23.   //通道读取数据事件
    24.   @Override
    25.   public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
    26.       ctx.fireChannelRead(msg);
    27.   }
    29.   // 数据读取完毕事件
    30.   @Override
    31.   public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
    32.       ctx.fireChannelReadComplete();
    33.   }
    35.   @Override
    36.   public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
    37.       ctx.fireUserEventTriggered(evt);
    38.   }
    40.   @Override
    41.   public void channelWritabilityChanged(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
    42.       ctx.fireChannelWritabilityChanged();
    43.   }
    45.   // 通道发生异常事件
    46.   @Override
    47.   @SuppressWarnings("deprecation")
    48.   public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)
    49.           throws Exception {
    50.       ctx.fireExceptionCaught(cause);
    51.   }
    52. }

    1.6 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

image.png

  • 一个 Channel 包含了一个 ChannelPipeline，而 ChannelPipeline 中又维护了一个由 ChannelHandlerContext 组成的双向链表，并且每个 ChannelHandlerContext 中又关联着一个 ChannelHandler
  • 入站事件和出站事件在一个双向链表中，入站事件会从链表 head 往后传递到最后一个入站的 handler，出站事件会从链表 tail 往前传递到最前一个出站的 handler，两种类型的 handler 互不干扰

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

1.7 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）

1.8 ChannelOption

Netty 在创建 Channel 实例后,一般都需要设置 ChannelOption 参数。ChannelOption 参数如下:

  • ChannelOption.SO_BACKLOG
    • 对应 TCP/IP 协议 Listen 函数中的 backlog 参数，用来初始化服务器可连接队列大小。服务端处理客户端连接请求是顺序处理的，所以同一时间只能处理一个客户端连接。多个客户端来的时候，服务端将不能处理的客户端连接请求放在队列中等待处理，backlog 参数指定了队列的大小。
  • ChannelOption.SO_KEEPALIVE ：一直保持连接活动状态

1.9 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

  • BossEventLoopGroup 通常是一个单线程的 EventLoop，EventLoop 维护着一个注册了 ServerSocketChannel 的 Selector 实例

  • BossEventLoop 不断轮询 Selector 将连接事件分离出来通常是 OP_ACCEPT 事件，然后将接收到的 SocketChannel 交给 WorkerEventLoopGroup
  • WorkerEventLoopGroup 会由 next 选择其中一个 EventLoop 来将这个 SocketChannel 注册到其维护的 Selector 并对其后续的 IO 事件进行处理

常用方法：

  • public NioEventLoopGroup()，构造方法
  • public Future<?> shutdownGracefully()，断开连接，关闭线程

1.10 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

    1. //通过给定的数据和字符编码返回一个 ByteBuf 对象（类似于 NIO 中的 ByteBuffer 但有区别）
    2. public static ByteBuf copiedBuffer(CharSequence string, Charset charset)

  • Unpooled 获取 Netty的数据容器ByteBuf 的基本使用

image.png

  1. //创建一个ByteBuf
  2. ByteBuf buffer = Unpooled.buffer(10);
  3. 说明：
  4. 1. 创建 对象，该对象包含一个数组arr , 是一个byte[10]
  5. 2. 在netty 的buffer中，不需要使用flip 进行反转。底层维护了 readerindex 和 writerIndex
  6. 3. 通过 readerindex 和  writerIndex 和  capacity， 将buffer分成三个区域
  7. （1）0---readerindex 已经读取的区域
  8. （2）readerindex---writerIndex ， 可读的区域
  9. （3）writerIndex -- capacity, 可写的区域

1.11 Netty应用实例-群聊系统

code url：/Users/zhangchuanqiang/资料/编程学习/01 Netty核心技术及源码剖析 尚硅谷 韩顺平 /尚硅谷Netty笔记源码资料/代码/NettyPro/src/main/java/com/atguigu/netty/groupchat

1.12 Netty心跳检测机制案例

code url：/Users/zhangchuanqiang/资料/编程学习/01 Netty核心技术及源码剖析 尚硅谷 韩顺平 /尚硅谷Netty笔记源码资料/代码/NettyPro/src/main/java/com/atguigu/netty/heartbeat

1.13 Netty 通过 WebSocket 编程实现服务器和客户端长连接

codr url：/Users/zhangchuanqiang/资料/编程学习/01 Netty核心技术及源码剖析 尚硅谷 韩顺平 /尚硅谷Netty笔记源码资料/代码/NettyPro/src/main/java/com/atguigu/netty/websocket