Netty 基础概念

53 阅读5分钟

1. 概述

Netty 是一个异步的、基于事件驱动的网络应用框架,用于快速开发可维护、高性能的网络服务器和客户端

异步:因为使用的多线程技术

基于事件驱动:多路复用技术

2. 开发一个简单的服务器端和客户端

加入依赖

<dependency>
    <groupId>io.netty</groupId>
    <artifactId>netty-all</artifactId>
    <version>4.1.39.Final</version>
</dependency>

服务器端

new ServerBootstrap()
    // 创建 NioEventLoopGroup,可以简单理解为 线程池 + Selector
    .group(new NioEventLoopGroup())  
    // 选择服务 Scoket 实现类,其中 NioServerSocketChannel 表示基于 NIO 的服务器端实现
    .channel(NioServerSocketChannel.class)
    // ChannelInitializer 处理器(仅执行一次),它的作用是待客户端 SocketChannel 建立连接后,执行 		initChannel 以便添加更多的处理器
    .childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() { 
        protected void initChannel(NioSocketChannel ch) {
            // SocketChannel 的处理器,解码 ByteBuf => String
            ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());
            // SocketChannel 的业务处理器,使用上一个处理器的处理结果
            ch.pipeline().addLast(new SimpleChannelInboundHandler<String>() {
                @Override
                protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) {
                    System.out.println(msg);
                }
            });
        }
    })
    // ServerSocketChannel 绑定的监听端口
    .bind(8080); 

客户端

new Bootstrap()
    // 创建 NioEventLoopGroup,同 Server
    .group(new NioEventLoopGroup())
    // 选择客户 Socket 实现类,NioSocketChannel 表示基于 NIO 的客户端实现
    .channel(NioSocketChannel.class)
    // 添加 SocketChannel 的处理器,ChannelInitializer 处理器(仅执行一次),它的作用是待客户端 SocketChannel 建立连接后,执行 initChannel 以便添加更多的处理器
    .handler(new ChannelInitializer<Channel>() {
        @Override
        protected void initChannel(Channel ch) {
            // 消息会经过通道 handler 处理,这里是将 String => ByteBuf 发出
            ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
        }
    })
    // 指定要连接的服务器和端
    .connect("127.0.0.1", 8080)
    // Netty 中很多方法都是异步的,如 connect,这时需要使用 sync 方法等待 connect 建立连接完毕
    .sync()
    // 获取 channel 对象,它即为通道抽象,可以进行数据读写操作
    .channel()
    // 写入消息并清空缓冲区
    .writeAndFlush(new Date() + ": hello world!");

3. 流程梳理

0040.png

💡 提示

一开始需要树立正确的观念

  • 把 channel 理解为数据的通道
  • 把 msg 理解为流动的数据,最开始输入是 ByteBuf,但经过 pipeline(流水线) 的加工,会变成其它类型对象,最后输出又变成 ByteBuf
  • 把 handler 理解为数据的处理工序
    • 工序有多道,合在一起就是 pipeline,pipeline 负责发布事件(读、读取完成...)传播给每个 handler, handler 对自己感兴趣的事件进行处理(重写了相应事件处理方法)
    • handler 分 Inbound 和 Outbound 两类
  • 把 eventLoop 理解为处理数据的工人
    • 工人可以管理多个 channel 的 io 操作,并且一旦工人负责了某个 channel,就要负责到底(绑定)
    • 工人既可以执行 io 操作,也可以进行任务处理,每位工人有任务队列,队列里可以堆放多个 channel 的待处理任务,任务分为普通任务、定时任务
    • 工人按照 pipeline 顺序,依次按照 handler 的规划(代码)处理数据,可以为每道工序指定不同的工人

4. 组件

Channel

  • ​ Channel是 Java NIO 的一个基本构造。可以看作是传入或传出数据的载体。因此,它可以被打开或关闭,连接或者断开连接。

EventLoop 与 EventLoopGroup

  • ​ EventLoop 定义了Netty的核心抽象,用来处理连接的生命周期中所发生的事件,在内部,将会为每个Channel分配一个EventLoop。

  • ​ EventLoopGroup 是一个 EventLoop 池,包含很多的 EventLoop。

  • ​ Netty 为每个 Channel 分配了一个 EventLoop,用于处理用户连接请求、对用户请求的处理等所有事件。EventLoop 本身只是一个线程驱动,在其生命周期内只会绑定一个线程,让该线程处理一个 Channel 的所有 IO 事件。

  • ​ 一个 Channel 一旦与一个 EventLoop 相绑定,那么在 Channel 的整个生命周期内是不能改变的。一个 EventLoop 可以与多个 Channel 绑定。即 Channel 与 EventLoop 的关系是 n:1,而 EventLoop 与线程的关系是 1:1。

ServerBootstrap 与 Bootstrap

  • ​ Bootstarp 和 ServerBootstrap 被称为引导类,指对应用程序进行配置,并使他运行起来的过程。Netty处理引导的方式是使你的应用程序和网络层相隔离。

  • ​ Bootstrap 是客户端的引导类,Bootstrap 在调用 bind()(连接UDP)和 connect()(连接TCP)方法时,会新创建一个 Channel,仅创建一个单独的、没有父 Channel 的 Channel 来实现所有的网络交换。

  • ​ ServerBootstrap 是服务端的引导类,ServerBootstarp 在调用 bind() 方法时会创建一个 ServerChannel 来接受来自客户端的连接,并且该 ServerChannel 管理了多个子 Channel 用于同客户端之间的通信。

ChannelHandler 与 ChannelPipeline

  • ​ ChannelHandler 是对 Channel 中数据的处理器,这些处理器可以是系统本身定义好的编解码器,也可以是用户自定义的。这些处理器会被统一添加到一个 ChannelPipeline 的对象中,然后按照添加的顺序对 Channel 中的数据进行依次处理。

ChannelFuture

  • ​ Netty 中所有的 I/O 操作都是异步的,即操作不会立即得到返回结果,所以 Netty 中定义了一个 ChannelFuture 对象作为这个异步操作的“代言人”,表示异步操作本身。如果想获取到该异步操作的返回值,可以通过该异步操作对象的addListener() 方法为该异步操作添加监 NIO 网络编程框架 Netty 听器,为其注册回调:当结果出来后马上调用执行。
  • ​ Netty 的异步编程模型都是建立在 Future 与回调概念之上的。