Netty入门

引入Netty背景

 

目前使用JDK的NIO类库进行开发问题较多如下：

1，NIO的类库和API繁杂，使用麻烦，需要熟练掌握Selector,ServerSocketChannel,SocketChannel,ByteBuffer等。

2，需要具备其他的额外技能做铺垫，例如熟悉Java多线程编程。

3，可靠性能力补齐，工作量和难度都非常大。

4，JDK NIO的BUG，如epoll bug,它会导致Selector空轮询，最终导致CPU 100%。

 

Netty是业界最流行的NIO框架之一，它的健壮性，功能，性能，可定制性和可扩展性在同类框架中都是首屈一指的，已经得到成百上千的商用项目的验证。

Netty的优点总结如下：

API使用简单，开发门槛低。

功能强大，预置了多种编解码功能，支持多种主流协议。

性能高，通过与其他业界主流的NIO框架对比，Netty的综合性能最优。

成熟，稳定，Netty修复了已经发现的所有JDK NIO BUG,业务开发人员不需要再为NIO的BUG而烦恼。

经历了大规模的商业应用考验，质量得到验证。

 

Netty原理介绍

Netty是基于NIO的多线程设计的Reactors模式。增加线程扩展性，主要应用与多核处理器中。

Worker线程，Reactors要快速触发handlers。handlers的处理降低了Reactor的速度，需要将非I/O操作分离到其他线程中处理。

Reactor线程可以使用IO操作饱和，分布负载到其他reactors，负载均衡来匹配CPU和IO之间的速度差异。

 

原理图如下：

 

mainReactor：用于服务端接受客户端的连接。

subReactor：用于进行SocketChannel的网络读写。

queued tasks和worker threads：作为handler类，用于编解码（序列化和反序列化）以及进行数据的相关处理动作。

 

Netty实例

 

netty的服务端代码如下：

package com.huawei.netty.test;

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;

/**
 * Created by liuzhengqiu on 2017/10/15.
 */
public class NettyServer
{
    public void bind(int port) throws Exception
    {
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try
        {
            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
            serverBootstrap.group(bossGroup,workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .option(ChannelOption.SO_BACKLOG,1024)
                    .childHandler(new ChildChannelHandler());
            ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(port).sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        }
        finally
        {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }

    private class ChildChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel>
    {

        @Override
        protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception
        {
            socketChannel.pipeline().addLast(new NettyServerHandler());
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new NettyServer().bind(8080);
    }
}

 

package com.huawei.netty.test;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;

import java.util.Date;

/**
 * Created by liuzhengqiu on 2017/10/15.
 */
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter
{
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx,Object msg) throws Exception
    {
        ByteBuf byteBuf = (ByteBuf) msg;
        byte[] req = new byte[byteBuf.readableBytes()];
        byteBuf.readBytes(req);
        String body = new String(req,"UTF-8");
        System.out.println("The time server receive order :" + body);

        String currentTime = "hello world".equalsIgnoreCase(body)?new Date().toString():"bad order";
        ByteBuf resp = Unpooled.copiedBuffer(currentTime.getBytes());
        ctx.write(resp);
    }

    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception
    {
        ctx.flush();
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx,Throwable cause)
    {
        ctx.close();
    }
}

 

客户端代码如下：

 

package com.huawei.netty.test;

import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;

/**
 * Created by liuzhengqiu on 2017/10/15.
 */
public class NettyClient
{
    public void connect(int port,String host) throws Exception
    {
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        try
        {
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
            bootstrap.group(group).channel(NioSocketChannel.class)
                    .option(ChannelOption.TCP_NODELAY,true)
                    .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {

                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
                            socketChannel.pipeline().addLast(new NettyClientHandler());
                        }
                    });
            ChannelFuture f = bootstrap.connect(host,port).sync();
            f.channel().closeFuture().sync();
        }
        finally {
            group.shutdownGracefully();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new NettyClient().connect(8080,"127.0.0.1");
    }
}

 

package com.huawei.netty.test;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;

/**
 * Created by liuzhengqiu on 2017/10/15.
 */
public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter
{
    private final ByteBuf msg;

    public NettyClientHandler()
    {
        byte[] req = "hello world".getBytes();
        msg = Unpooled.buffer(req.length);
        msg.writeBytes(req);
    }

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx)
    {
        ctx.writeAndFlush(msg);
    }

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx,Object msg) throws Exception
    {
        ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
        byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
        buf.readBytes(req);

        String body = new String(req,"UTF-8");
        System.out.println("Now is ："+body);
    }
}

Netty服务端和客户端总结

netty服务端通过一个Map保存所有连接上来的客户端SocketChannel，客户端的ID作为Map的Key。每次服务器端如果要向某个客户端发送消息，只需根据ClientId取出对应的SocketChannel，往里面写入message即可。心跳检测通过IdleEvent事件，定时向服务器发送Ping消息，检测SocketChannel是否终断。