深入理解Netty以及为什么项目中要使用?(三)Netty框架的使用

2024-03-18 12:12

本文主要是介绍深入理解Netty以及为什么项目中要使用?(三)Netty框架的使用,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

为什么选择Netty

Netty其实就是一个高性能NIO框架,所以它是基于NIO基础上的封装,本质上是提供高性能网络IO通信的功能。

Netty提供了上述三种Reactor模型的支持,我们可以通过Netty封装好的API来快速完成不同Reactor模型的开发,这也是为什么大家都选择Netty的原因之一,除此之外,Netty相比于NIO原生API,它有以下特点:

  • 提供了高效的I/O模型、线程模型和时间处理机制

  • 提供了非常简单易用的API,相比NIO来说,针对基础的Channel、Selector、Sockets、Buffers等api提供了更高层次的封装,屏蔽了NIO的复杂性

  • 对数据协议和序列化提供了很好的支持

  • 稳定性,Netty修复了JDK NIO较多的问题,比如select空转导致的cpu消耗100%、TCP断线重连、keep-alive检测等问题。

  • 可扩展性在同类型的框架中都是做的非常好的,比如一个是可定制化的线程模型,用户可以在启动参数中选择Reactor模型、 可扩展的事件驱动模型,将业务和框架的关注点分离。

  • 性能层面的优化,作为网络通信框架,需要处理大量的网络请求,必然就面临网络对象需要创建和销毁的问题,这种对JVM的GC来说不是很友好,为了降低JVM垃圾回收的压力,引入了两种优化机制

    • 对象池复用,

    • 零拷贝技术

Netty的基本使用

添加jar包依赖

使用4.1.66版本

<dependency><groupId>io.netty</groupId><artifactId>netty-all</artifactId>
</dependency>

创建Netty Server服务

大部分场景中,我们使用的主从多线程Reactor模型,Boss线程是主Reactor,Worker是从Reactor。他们分别使用不同的NioEventLoopGroup

主Reactor负责处理Accept,然后把Channel注册到从Reactor,从Reactor主要负责Channel生命周期内的所有I/O事件。

public class NettyBasicServerExample {public void bind(int port){// 我们要创建两个EventLoopGroup,// 一个是boss专门用来接收连接,可以理解为处理accept事件,// 另一个是worker,可以关注除了accept之外的其它事件,处理子任务。//上面注意,boss线程一般设置一个线程,设置多个也只会用到一个,而且多个目前没有应用场景,// worker线程通常要根据服务器调优,如果不写默认就是cpu的两倍。EventLoopGroup bossGroup=new NioEventLoopGroup();EventLoopGroup workerGroup=new NioEventLoopGroup();try {//服务端要启动,需要创建ServerBootStrap,// 在这里面netty把nio的模板式的代码都给封装好了ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();bootstrap.group(bossGroup, workerGroup) //配置boss和worker线程//配置Server的通道,相当于NIO中的ServerSocketChannel.channel(NioServerSocketChannel.class)//childHandler表示给worker那些线程配置了一个处理器,// 配置初始化channel,也就是给worker线程配置对应的handler,当收到客户端的请求时,分配给指定的handler处理.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {socketChannel.pipeline().addLast(new NormalMessageHandler()); //添加handler,也就是具体的IO事件处理器}});//由于默认情况下是NIO异步非阻塞,所以绑定端口后,通过sync()方法阻塞直到连接建立//绑定端口并同步等待客户端连接(sync方法会阻塞,直到整个启动过程完成)ChannelFuture channelFuture=bootstrap.bind(port).sync();System.out.println("Netty Server Started,Listening on :"+port);//等待服务端监听端口关闭channelFuture.channel().closeFuture().sync();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {//释放线程资源bossGroup.shutdownGracefully();workerGroup.shutdownGracefully();}}public static void main(String[] args) {new NettyBasicServerExample().bind(8080);}
}

上述代码说明如下:

  • EventLoopGroup,定义线程组,相当于我们之前在写NIO代码时定义的线程。这里定义了两个线程组分别是boss线程和worker线程,boss线程负责接收连接,worker线程负责处理IO事件。boss线程一般设置一个线程,设置多个也只会用到一个,而且多个目前没有应用场景。而worker线程通常要根据服务器调优,如果不写默认就是cpu的两倍。

  • ServerBootstrap,服务端要启动,需要创建ServerBootStrap,在这里面netty把nio的模板式的代码都给封装好了。

  • ChannelOption.SO_BACKLOG

设置Channel类型

NIO模型是Netty中最成熟也是被广泛引用的模型,因此在使用Netty的时候,我们会采用NioServerSocketChannel作为Channel类型。

bootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class);

除了NioServerSocketChannel以外,还提供了

  • EpollServerSocketChannel,epoll模型只有在linux kernel 2.6以上才能支持,在windows和mac都是不支持的,如果设置Epoll在window环境下运行会报错。

  • OioServerSocketChannel,用于服务端阻塞地接收TCP连接

  • KQueueServerSocketChannel,kqueue模型,是Unix中比较高效的IO复用技术,常见的IO复用技术有select, poll, epoll以及kqueue等等。其中epoll为Linux独占,而kqueue则在许多UNIX系统上存在。

注册ChannelHandler

在Netty中可以通过ChannelPipeline注册多个ChannelHandler,该handler就是给到worker线程执行的处理器,当IO事件就绪时,会根据这里配置的Handler进行调用。

这里可以注册多个ChannelHandler,每个ChannelHandler各司其职,比如做编码和解码的handler,心跳机制的handler,消息处理的handler等。这样可以实现代码的最大化复用。

.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {socketChannel.pipeline().addLast(new NormalMessageHandler());}
});

ServerBootstrap中的childHandler方法需要注册一个ChannelHandler,这里配置了一个ChannelInitializer的实现类,通过实例化ChannelInitializer来配置初始化Channel。

当收到IO事件后,这个数据会在这多个handler中进行传播。上述代码中配置了一个NormalMessageHandler,用来接收客户端消息并输出。

绑定端口

完成Netty的基本配置后,通过bind()方法真正触发启动,而sync()方法会阻塞,直到整个启动过程完成。

ChannelFuture channelFuture=bootstrap.bind(port).sync();

NormalMessageHandler

ServerHandler继承了ChannelInboundHandlerAdapter,这是netty中的一个事件处理器,netty中的处理器分为Inbound(进站)和Outbound(出站)处理器,后面会详细介绍。

public class NormalMessageHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {//channelReadComplete方法表示消息读完了的处理,writeAndFlush方法表示写入并发送消息@Overridepublic void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//这里的逻辑就是所有的消息读取完毕了,在统一写回到客户端。Unpooled.EMPTY_BUFFER表示空消息,addListener(ChannelFutureListener.CLOSE)表示写完后,就关闭连接ctx.writeAndFlush(Unpooled.EMPTY_BUFFER).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);}//exceptionCaught方法就是发生异常的处理@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {cause.printStackTrace();ctx.close();}//channelRead方法表示读到消息以后如何处理,这里我们把消息打印出来@Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {ByteBuf in=(ByteBuf) msg;byte[] req=new byte[in.readableBytes()];in.readBytes(req); //把数据读到byte数组中String body=new String(req,"UTF-8");System.out.println("服务器端收到消息:"+body);//写回数据ByteBuf resp=Unpooled.copiedBuffer(("receive message:"+body+"").getBytes());ctx.write(resp);//ctx.write表示把消息再发送回客户端,但是仅仅是写到缓冲区,没有发送,flush才会真正写到网络上去}
}

通过上述代码发现,我们只需要通过极少的代码就完成了NIO服务端的开发,相比传统的NIO原生类库的服务端,代码量大大减少,开发难度也大幅度降低。

测试:浏览器输入http://localhost:8080/login

Netty和NIO的api对应

TransportChannel ----对应NIO中的channel

EventLoop---- 对应于NIO中的while循环

EventLoopGroup: 多个EventLoop,就是事件循环

ChannelHandler和ChannelPipeline---对应于NIO中的客户逻辑实现handleRead/handleWrite(interceptor pattern)

ByteBuf---- 对应于NIO 中的ByteBuffer

Bootstrap 和 ServerBootstrap ---对应NIO中的Selector、ServerSocketChannel等的创建、配置、启动等

这篇关于深入理解Netty以及为什么项目中要使用?(三)Netty框架的使用的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/822299

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