Netty实战 IM即时通讯系统（五）客户端启动流程

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Netty实战 IM即时通讯系统（五）客户端启动流程

零、 目录

1. IM系统简介

• Netty 简介
• Netty 环境配置
• 服务端启动流程
• 实战： 客户端和服务端双向通信
• 数据传输载体ByteBuf介绍
• 客户端与服务端通信协议编解码
• 实现客户端登录
• 实现客户端与服务端收发消息
• pipeline与channelHandler
• 构建客户端与服务端pipeline
• 拆包粘包理论与解决方案
• channelHandler的生命周期
• 使用channelHandler的热插拔实现客户端身份校验
• 客户端互聊原理与实现
• 群聊的发起与通知
• 群聊的成员管理（加入与退出，获取成员列表）
• 群聊消息的收发及Netty性能优化
• 心跳与空闲检测
• 总结
• 扩展

五、 客户端启动流程

1. 客户端启动demo

    /**
     * 客户端启动流程
     * */
    public class Test_05_客户端启动流程 {
    	public static void main(String[] args) {
    		NioEventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
    		
    		Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
    		bootstrap
    			// 指定线程模型
    			.group(workerGroup)
    			// 指定IO 模型
    			.channel(NioSocketChannel.class)
    			// 指定业务处理逻辑
    			.handler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
    
    				@Override
    				protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
    					
    				}
    			});
    		// 建立连接
    		bootstrap.connect("127.0.0.1" , 8000)
    			.addListener(future ->{
    				if(future.isSuccess()) {
    					System.out.println("连接成功");
    				}else {
    					System.out.println("连接失败");
    				}
    			});
    	}
    
    }
   

   1. 从上面的代码可以看出 ， 客户端的启动引导类是BootStrap , 负责启动客户端以及连接服务端 ， 而上面一小节我们在描述服务端启动的时候， 这个引导类是 ServerBootStrap ， 引导类创建完成之后我们描述一下客户端启动流程：
      1. 首先和服务端的启动流程一样 ， 我们需要给特指定线程模型， 驱动着连接的数据读写
      2. 然后我们指定IO 模型为 NioSocketChannel ， 表示IO模型为 NIO
      3. 接着， 我们给引导类指定一个handler ， 这里主要就是定义连接的业务处理逻辑 ， 不理解没有关系 ， 我们在后面会详解
      4. 配置完线程模型 ， IO 模型 ， 业务处理逻辑之后 ， 调用connect() 方法进行连接 ， 可以看到connect() 方法有两个参数 ， 第一个参数可以填写IP或域名 ，第二个参数填写的是端口号 ， 由于connect() 方法返回的是一个Future ， 也就是说这个方法是异步的 ， 我们通过addListener方法可以监听到连接是否成功 ， 进而打印连接状态
   2. 到这里一个客户端的demo 就完成了 ， 其实只要和客户端Socket 编程模型对应起来 ， 这里的三个概念就会显得非常简单

2. 失败重连

   1. 在网络差的情况下 ， 客户端第一次连接可能会失败 ， 这个时候我们可能会尝试重新连接 ， 重新连接的逻辑写在连接失败的逻辑块里

       // 建立连接
       bootstrap.connect("127.0.0.1" , 8000)
       	.addListener(future ->{
       		if(future.isSuccess()) {
       			System.out.println("连接成功");
       		}else {
       			System.out.println("连接失败");
       			
       			//TODO: 重新连接逻辑
       		}
       	});
      

   2. 重新连接时依然是调用相同的逻辑 ， 所以我们把连接的代码抽取出来， 实现代码复用 ， 在连接失败的情况下使用递归的方法 实现重连

       public static void connect(Bootstrap bootstrap, String IP, int port) {
       	// 建立连接
       	bootstrap.connect(IP, port).addListener(future -> {
       		if (future.isSuccess()) {
       			System.out.println("连接成功");
       		} else {
       			System.out.println("连接失败,执行重连");
       			connect(bootstrap, IP, port);
       		}
       	});
       }
      

      1. 以上代码就实现了重连机制 ， 但是在通常情况下连接失败不会立即重连 ， 而是通过一个指数退避的方式 ， 比如 每隔1秒、2秒、4秒、8秒 ， 以2的次幂来实现建立连接 ， 然后到达一定次数之后就放弃重连

          	connect(bootstrap , "127.0.0.1" , 8000 , 5);
         
          	public static void connect(Bootstrap bootstrap, String IP, int port ,int maxRetry , int... retryIndex) {
          	// 建立连接
          	bootstrap.connect(IP, port).addListener(future -> {
          		// 由于闭包特性  不能修改外部的变量 所有需要在闭包内定义一个相同的变量  拷贝外部变量的值
          		int[] finalRetryIndex ;
          		if (future.isSuccess()) {
          			System.out.println("连接成功");
          		} else if(maxRetry == 0){
          			System.out.println("到达重试最大次数，放弃重连");
          		}else {
          			// 初始化  重试计数
          			if(retryIndex.length == 0) {
          				finalRetryIndex = new int[] {0};
          			}else {
          				finalRetryIndex = retryIndex;
          			}
          			//计算时间间隔
          			int delay = 1 << finalRetryIndex[0];
          			// 执行重试
          			System.out.println(new Date()+"连接失败,剩余重连次数:"+maxRetry+","+delay+"秒后执行第"+(finalRetryIndex[0]+1)+"次重连...");
          			bootstrap.config().group().schedule(()->{
          				connect(bootstrap, IP, port , maxRetry-1 , finalRetryIndex[0]+1);
          			}, delay, TimeUnit.SECONDS);
          		}
          	});
          }
          
         
          执行结果：
          Thu Dec 27 11:04:19 CST 2018连接失败,剩余重连次数:5,1秒后执行第1次重连...
          Thu Dec 27 11:04:21 CST 2018连接失败,剩余重连次数:4,2秒后执行第2次重连...
          Thu Dec 27 11:04:24 CST 2018连接失败,剩余重连次数:3,4秒后执行第3次重连...
          Thu Dec 27 11:04:29 CST 2018连接失败,剩余重连次数:2,8秒后执行第4次重连...
          Thu Dec 27 11:04:38 CST 2018连接失败,剩余重连次数:1,16秒后执行第5次重连...
          到达重试最大次数，放弃重连
         

         1. 从上面的代码中我们可以看到 ， 通过判断是否连接成功以及剩余重试次数 ， 分别执行不同的逻辑
            1. 如果连接成功则打印连接成功的消息
            2. 如果连接失败 ， 但是重试次数已经用完则放弃连接
            3. 如果连接失败 ， 但是连接没有用完则计算下一次重试时间间隔 ， 然后定时重连
         2. 从上面代码中我们可以看到 ， 定时任务是调用bootstrap.config().group().schedule() , 其中bootStrap.config()这个方法返回的是BootStrapConfig , 他是对BootStrap 参数配置的抽象 ， 然后ootstrap.config().group() 返回的就是我们一开始设置的线程模型workerGroup , 最后调用schedule() 方法就可以实现定时任务逻辑了。

3. 客户端启动其他方法

   1. attr(): attr()方法可以给客户端channel也就是NioSocketChannel绑定自定义属性 ， 然后我们通过channel.attr()取出属性。 说白了就是给NioSocketChannel维护一个Map 而已

       //设置属性
       bootstrap.attr(AttributeKey.newInstance("clientName"), "NettyClient");
       //业务逻辑
       bootstrap.handler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
      
       	@Override
       	protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
       		// 取出属性
       		Attribute<Object> attr = ch.attr(AttributeKey.valueOf("clientName"));
       		System.out.println("客户端名称："+attr.get());
       	}
       });
      

   2. option(): option()可以给连接设置一些TCP底层的相关属性 ： (ChannelOption相关参数详解在 上一节《服务端启动流程》中有连接地址)

       // 设置TCP 相关的属性
       // 设置连接超时时间
       bootstrap.option(ChannelOption.CONNECT_TIMEOUT_MILLIS, 5000);
       // 开启TCP 心跳机制
       bootstrap.option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);
      

4. 总结：

   1. 在本节中我们学习了Netty客户端启动的流程 ， 一句话来说就是： 创建一个引导类 ， 然后给他指定线程 ， IO模型 ， 指定业务逻辑 ，连接特定的IP:port 客户端就启动起来了
   2. 然后我们学习到 connect()方法时异步的 ， 我们可以通过异步回调机制来实现指数退避重连机制。
   3. 最后我们讨论了Netty客户端启动的额外参数 ， 只要包括给客户端Channel 绑定自定义属性 ， 设置TCP底层参数。

5. 疑问：

   1. 客户端Channel设置的attr是否会被服务端接收到,并且以此进行必要的参数传递?
      1. 答： 客户端Channel 会被服务端接收到。