上两篇大致的介绍了bio 和nio , 此篇幅我们介绍netty ,个人理解不当之处,还请大虾们指正。
一. 什么是netty
Netty 是一个利用 Java 的高级网络的能力,隐藏其背后的复杂性而提供一个易于使用的 API 的客户端/服务器框架。
Netty 是一个广泛使用的 Java 网络编程框架(Netty 在 2011 年获得了Duke's Choice Award,见https://www.java.net/dukeschoice/2011)。它活跃和成长于用户社区,像大型公司 Facebook 和 Instagram 以及流行 开源项目如 Infinispan, HornetQ, Vert.x, Apache Cassandra 和 Elasticsearch 等,都利用其强大的对于网络抽象的核心代码。
个人理解netty 即为 nio 的框架,在上一篇nio 编程中我们看到了nio 编程其实还是难度大,易出错,当业务复杂时,代码会较为杂乱,事件监听,通道轮询,客户端和服务端交互,代码都在一起。且selector 多路复用器 多线程 下需要自己开发,开发难度较大。
二. netty 核心概念
NioEventLoopGroup 是用来处理I/O操作的多线程事件循环器,Netty 提供了许多不同的 EventLoopGroup的实现用来处理不同的传输。在这个例子中我们实现了一个服务端的应用,因此会有2个 NioEventLoopGroup 会被使用。第一个经常被叫做‘boss’,用来接收进来的连接。第二个经常被叫做‘worker’,用来处理已经被接收的连接,一旦‘boss’接收到连接,就会把连接信息注册到‘worker’上。如何知道多少个线程已经被使用,如何映射到已经创建的 Channel上都需要依赖于 EventLoopGroup 的实现,并且可以通过构造函数来配置他们的关系。继承了ScheduledExecutorService(线程池相关类) 可以通过该类方便的定制线程
ServerBootstrap 是一个启动 NIO 服务的辅助启动类。你可以在这个服务中直接使用 Channel,但是这会是一个复杂的处理过程,在很多情况下你并不需要这样做。
ChannelInitializer 是一个特殊的处理类,他的目的是帮助使用者配置一个新的 Channel。也许你想通过增加一些处理类比如DiscardServerHandler 来配置一个新的 Channel 或者其对应的ChannelPipeline 来实现你的网络程序。当你的程序变的复杂时,可能你会增加更多的处理类到 pipline 上,然后提取这些匿名类到最顶层的类上。其内部结构如下图所示
一个 ChannelPipeline 里边有多个handler , channelPipeline.addLast(new HttpServerCodec(); 这段代码便是将所需要的handler加入到 管道后边(具体channelPipeline 的内存结构 这个后边的博客会要讲)
ChannelHandler: 在介绍 handler 之前 我们需要提一下 netty 设计的 Reactor 模式(反应器模式) 关于模式的叫法有好多种,这里不详尽 。
Reactor模式的两个重要的组件,一个是Reactor反应器,在Netty中的对应的实现是EventLoop,已经有了非常详细的介绍。此文聚焦于Reactor模式的另一个重要的组成部分Handler。
在Reactor经典模型中,Reactor查询到NIO就绪的事件后,分发到Handler,由Handler完成NIO操作和计算的操作。
Handler主要的操作为Channel缓存读、数据解码、业务处理、写Channel缓存,然后由Channel(代表client)发送到最终的连接终端。
三. netty 简单的server 端代码
/**
* netty 启动类
*/
public class DiscardServer {
private int port; //端口号
public DiscardServer(int port) {
this.port = port;
}
//netty 启动方法
public void run() throws Exception {
System.out.println("开始启动netty 服务端=======");
//用来处理I/O操作的多线程事件循环器 boss 监听收到的连接并将期注册到 worker 上
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
//用来处理已经被接收的连接
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
//.ServerBootstrap 是一个启动 NIO 服务的辅助启动类。你可以在这个服务中直接使用 Channel,
// 但是这会是一个复杂的处理过程,在很多情况下你并不需要这样做。
try {
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
b.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class) //这里我们指定使用 NioServerSocketChannel 类来举例说明一个新的 Channel 如何接收进来的连接
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
/**
* ChannelInitializer 是一个特殊的处理类,他的目的是帮助使用者配置一个新的 Channel
*
* @param socketChannel
* @throws Exception
*/
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
//将新加入的handler 加入到和ChannelPipeline 的最后 todo SocketChannel 和ChannelPipeline 的关系
socketChannel.pipeline().addLast(new NettyServerHandler());
}
}).option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128) //队列的长度
.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true); //保持活性的channel todo 非活性channel?
// 绑定端口,开始接收进来的连接
ChannelFuture f = b.bind(port).sync(); // (7)
System.out.println("netty 服务端启动完成====");
// 等待服务器 socket 关闭 。
// 在这个例子中,这不会发生,但你可以优雅地关闭你的服务器监听通道关闭
f.channel().closeFuture().sync();
}finally {
workerGroup.shutdownGracefully();
bossGroup.shutdownGracefully();
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
int port;
if (args.length > 0) {
port = Integer.parseInt(args[0]);
} else {
port = 8080;
}
new DiscardServer(port).run();
}
}
四. netty 运行原理
运行原理图如下:
运行原理如图所示,本篇大致的描述下 客户端发送连接请求到服务器,先由bossGroup 事件循环器接收,并监听服务端的accept 事件,然后将channel 注册到 selector(此处的即为nio 的 多路复用器) 中,然后再由worker 事件循环组监听已注册到 worker 组的channel 的read ,write 事件 最后给到pipeline 调用对应的handler处理,返回给客户端。
五. 总结
由于netty 小编也在学习阶段,关于netty 的许多精妙之处无法深入给各位讲解,例如Reactor 模式,给netty 带来了多少好处,就个人理解而言,相较于nio, netty 隐藏了许多实现细节,让使用者专注于业务开发,不需要费心思 去理解 里边的事件驱动,线程模型,保证的代码的质量。 初学阶段,有不正之处,望大佬们不吝指正。