Netty的介紹與簡單使用

一、Netty的優(yōu)勢

盡管我們前面學(xué)習(xí)NIO的時候，我已經(jīng)盡可能的簡化代碼，但是我們依舊會發(fā)現(xiàn)，JDK NIO的開發(fā)依舊是極為復(fù)雜，在業(yè)務(wù)開發(fā)中我們還要考慮到業(yè)務(wù)的處理流程、業(yè)務(wù)的復(fù)用、請求的并發(fā)量、請求過程中的編解碼問題、網(wǎng)絡(luò)傳輸中的半包粘包問題等等，會進(jìn)一步增加NIO開發(fā)的難度！歡迎關(guān)注公眾號【源碼學(xué)徒】

• Netty是基于上述難題提供了一個統(tǒng)一的解決方案，Netty提供了一個對于Socket編程的統(tǒng)一模板，即使是一個沒有網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)的開發(fā)人員，也能夠很輕松的開發(fā)出一個高并發(fā)、低延時的程序！

• Netty提供了很多默認(rèn)的編解碼功能，能夠很輕松的實(shí)現(xiàn)一些市面上常見的協(xié)議比如FTP、HTTP、SMTP、WebSocket等，能夠通過很少的幾行代碼很輕松的解決網(wǎng)絡(luò)通訊過程中的半包、粘包問題！

• 定制能力強(qiáng)，Netty優(yōu)秀的代碼風(fēng)格和強(qiáng)大的擴(kuò)展能力，可以讓我們通過ChannelHandler對通信框架進(jìn)行靈活的擴(kuò)展，以及通過管道流（PipLine）實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能的相互隔離與復(fù)用！

• 成熟、穩(wěn)定，Netty修復(fù)了現(xiàn)在JDK已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了的，所有的JDK NIO BUG，其中最著名的就是臭名昭著的JDK空輪訓(xùn)BUG！

• 社區(qū)活躍，版本迭代周期短，發(fā)現(xiàn)的BUG可以被及時修復(fù)，同時，更多的新功能會加入；

二、Netty的架構(gòu)設(shè)計(jì)

這是來自官網(wǎng)的一張架構(gòu)圖，我們可以大致的了解Netty的模塊！

• Core核心層，是Netty的最主要的實(shí)現(xiàn)，后續(xù)的所有擴(kuò)展都建立在Core之上，他提供了事件的可擴(kuò)展模型、網(wǎng)絡(luò)通訊編程的通用API、數(shù)據(jù)零拷貝和數(shù)據(jù)載體的封裝和復(fù)用！
• Transport Service服務(wù)傳輸層，Netty提供了底層網(wǎng)絡(luò)通訊的能力，它抽象了底層網(wǎng)絡(luò)TCP、UDP等協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信，使得用戶不在為一個網(wǎng)絡(luò)通信開發(fā)的底層技術(shù)所頭疼，似的注意力能夠更加專注于業(yè)務(wù)！也正是因?yàn)檫@一層的封裝，使得NIO/BIO之間能夠無縫切換！
• Protocol Support協(xié)議層，Netty幾乎實(shí)現(xiàn)類市面上的大部分主流協(xié)議、包括HTTP、SSL、Protobuf、壓縮、大文件傳輸、WebSocket、文本、二進(jìn)制等主流協(xié)議, 而且Netty支持自定義擴(kuò)展協(xié)議。Netty豐富的協(xié)議使得用戶的開發(fā)成本大大降低，使用內(nèi)置的協(xié)議可以很輕松的開發(fā)一個類似于Tomcat的Http服務(wù)器！

三、Netty的基本使用和介紹

經(jīng)過上面的介紹，我們大概了解了Netty的基本架構(gòu)，下面我們會看一下Netty的基本使用，然后我會逐行解析，希望能夠通過這一節(jié)課幫助大家入門Netty編程，也為后面的源碼學(xué)習(xí)更好的鋪墊一下！

1. 開發(fā)一個服務(wù)端

我們使用Netty開發(fā)一個簡單的服務(wù)端代碼：

服務(wù)端接收到客戶端的消息，打印出來，然后主動中斷連接！

啟動服務(wù)端源代碼：

/**
 * 服務(wù)端
 *
 * @author 源碼學(xué)徒
 * @date 2021年4月19日12:39:21
 */
public class EchoServer {

    public static void main(String[] args) {
        //設(shè)置事件循環(huán)組
        EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

        try {
            //設(shè)置服務(wù)啟動器
            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
            serverBootstrap.group(boss, worker)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .localAddress(8989)
                    //設(shè)置服務(wù)管道
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
                            socketChannel.pipeline().addLast(new EchoServerHandler());
                        }
                    });
            //同步阻塞 直到綁定完成
            ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind().sync();
            //監(jiān)聽通道關(guān)閉方法 等待服務(wù)端通道關(guān)閉完成
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //優(yōu)雅的關(guān)閉線程組
            boss.shutdownGracefully();
            worker.shutdownGracefully();
        }
    }
}

服務(wù)端讀取數(shù)據(jù)處理器源代碼 ：EchoServerHandler

/**
 * 服務(wù)端打印處理的handler
 *
 * @author huangfu
 * @date 2021年4月19日12:42:34
 */
public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ByteBuf byteBuf = (ByteBuf) msg;
        try {
            //轉(zhuǎn)換為字符串
            String message = byteBuf.toString(StandardCharsets.UTF_8);
            System.out.println(message);
        }finally {
            ReferenceCountUtil.release(byteBuf);
            ctx.channel().close();
        }
    }
}

2. 服務(wù)端源代碼介紹

EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

定義兩個事件循環(huán)組，還記得我們第五章將的我們對NIO的優(yōu)化版本嗎？現(xiàn)在暫時你可以把它理解為兩個selector組：

• boss內(nèi)部只包含一個selector選擇器，用于接收新連接！
• worker內(nèi)部默認(rèn)是CPU*2個selector選擇器，用于處理我們的業(yè)務(wù)邏輯！

boss接收到新連接后，將新連接產(chǎn)生的SocketChannel交給worker線程組處理！用一個現(xiàn)在比較流行的比喻：boss相當(dāng)于老板，worker相當(dāng)于工人，boss不處理工作，只負(fù)責(zé)在外面跑業(yè)務(wù)拉活談合同。接到新活之后，就把這個活交給worker來干，自己再去接下一個活！

這兩行代碼建議參考上一章的NIO的優(yōu)化版本學(xué)習(xí)！

ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();

ServerBootstrap是Netty為我們提供的一個快速啟動配置類，為什么Netty相較于NIO開發(fā)比較簡單，就是因?yàn)镹etty為我們提供了一個網(wǎng)絡(luò)編程的代碼的模板，那么想要使用這些模板，就必須要告訴模板一些必要的參數(shù)，供模板讀取，而ServerBootstrap正式這個作用，通過初始化的時候，我們設(shè)置各種參數(shù)，我們將之保存到ServerBootstrap中，后續(xù)Netty服務(wù)啟動的時候，會讀取我們初始化的時候配置的各種參數(shù)，完成自己的初始化！

 serverBootstrap.group(boss, worker)

將我們前面初始化的兩個事件循環(huán)組綁定起來，保存到serverBootstrap中，供后續(xù)讀取！

.channel(NioServerSocketChannel.class)

我們這里開發(fā)的是一個服務(wù)端程序，所以我們使用的是NioServerSocketChannel，在Netty中分為兩種SocketChannel，一種是NioServerSocketChannel一種是NioSocketChannel，兩者都繼承與JDK的ServerSocketChannel和SocketChannel，是Netty官方對于通訊管道的擴(kuò)展:

• NioServerSocketChannel: 服務(wù)端通道
• NioSocketChannel: 客戶端通道

有關(guān)于兩個通道，我們后面會詳細(xì)分析，這里你們先記著，NioServerSocketChannel代表著服務(wù)端通道！NioSocketChannel代表著客戶端通道，不要搞混了！

.localAddress(8989)

設(shè)置一個端口號，服務(wù)端對外暴露的端口號！

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

這個代碼及其重要，后面也會重點(diǎn)提及，這里主要是做服務(wù)編排的，想客戶端Socket綁定一個通道，并添加我們的業(yè)務(wù)處理類 xxxxHandler，當(dāng)一個客戶端連接上服務(wù)端后，后續(xù)所有的業(yè)務(wù)處理，都會由這里注冊的各種Handler來處理，這就是Netty提供的能夠讓開發(fā)人員專注于業(yè)務(wù)開發(fā)的主要邏輯所在，后面會對這一塊代碼進(jìn)行一個重點(diǎn)的講解，這里也只需要記住，我們注冊這些Handler后，客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)都會在這些Handler中流轉(zhuǎn)處理！

ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind().sync();

上面的初始化完成了，開始進(jìn)行服務(wù)器啟動和端口綁定，根據(jù)上面設(shè)置的端口號綁定，細(xì)心的同學(xué)可能會發(fā)現(xiàn)我還調(diào)用了一個sync方法，Netty是基于異步事件來開發(fā)的，這里我們進(jìn)行bind調(diào)用之后，因?yàn)槭钱惒綀?zhí)行，所以我們并不知道什么時候完成，所以這里調(diào)用了一個阻塞的方法(sync)，一直阻塞等待綁定完成后才繼續(xù)往下走！

channelFuture.channel().closeFuture().sync();

獲取一個服務(wù)端的通道對象，并且對服務(wù)端的通道對象添加一個關(guān)閉的監(jiān)聽，并調(diào)用阻塞方法(sync)，調(diào)用后，程序會一直阻塞再這里，等待服務(wù)端管道關(guān)閉，才會繼續(xù)往下走！一般來說，服務(wù)端管道除非我們主動停機(jī)活因?yàn)楫惓１罎ⅲ駝t服務(wù)端管道會一直存活，那么改程序?qū)恢弊枞谶@里，形成一個服務(wù)！

boss.shutdownGracefully();
worker.shutdownGracefully();

優(yōu)雅停機(jī)，該段程序會將通道標(biāo)記為不可用狀態(tài)，等待程序處理完畢后，釋放Netty所創(chuàng)建的所有資源！

public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {....}

當(dāng)服務(wù)端察覺到客戶端發(fā)來數(shù)據(jù)時，回調(diào)該邏輯！

3. 開發(fā)一個客戶端

/**
 * 打印程序客戶端
 *
 * @author huangfu
 * @date 2021年4月19日13:58:16
 */
public class EchoClient {
    public static void main(String[] args) {
        EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

        try {
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
            bootstrap.remoteAddress("127.0.0.1", 8989)
                    .group(worker)
                    .channel(NioSocketChannel.class)
                    .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new EchoClientHandler());
                        }
                    });

            ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect().sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            worker.shutdownGracefully();
        }
    }
}

客戶端處理Handler

/**
 * @author huangfu
 * @date
 */
public class EchoClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ByteBuf buffer = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();
        buffer.writeBytes("Hello Netty".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        ctx.channel().writeAndFlush(buffer);
    }
}

4. 客戶端源代碼介紹

客戶端的代碼和服務(wù)端的代碼基本一致，所以這里不做全部講解，只做不一樣的講解：

EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

這里客戶端只有一個事件循環(huán)組，為什么？因?yàn)榭蛻舳瞬淮嬖谛逻B接嘛！

Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();

這個里和服務(wù)端的ServerBootstrap基本一致，是為了保存客戶端的配置所設(shè)置的一個類！

ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect().sync();

連接服務(wù)端，并等待鏈接完成！

Handler的重載方法也發(fā)生了變化：

public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {....}

這里的含義是，當(dāng)客戶端被激活后既鏈接到服務(wù)端后，回調(diào)該邏輯！

細(xì)心的同學(xué)在練習(xí)的時候可能會發(fā)現(xiàn)一點(diǎn)問題，我們發(fā)現(xiàn)客戶端會有 handler和childHandler兩種方法

.handler()
//設(shè)置服務(wù)管道
.childHandler()

• handler: 是綁定在 ServerSocketChannel之上的，負(fù)責(zé)服務(wù)端的邏輯處理！
• childHandler: 是綁定在SockerChannel之上的，當(dāng)客戶端綁定成功后，會產(chǎn)生一個SocketChannel對象會調(diào)用該handler的綁定！

總結(jié)

本節(jié)課比較簡單，主要是對Netty的基本使用有一個比較簡單的認(rèn)知，希望大家課下多練習(xí)，爭取會簡單的使用Netty!