spring boot netty参数配置 springboot netty客户端

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mob64ca1403528a 2023-12-01 12:44:13

文章标签 spring boot 笔记 java 客户端服务端 文章分类 spring boot 后端开发

什么是Netty
Netty是一个异步事件驱动的网络应用程序框架,用于快速开发可维护的高性能协议服务器和客户端,Netty是一个NIO客户端服务器框架，可以快速轻松地开发网络应用程序，例如协议服务器和客户端。它极大地简化和简化了诸如TCP和UDP套接字服务器之类的网络编程。

“快速简便”并不意味着最终的应用程序将遭受可维护性或性能问题的困扰。Netty经过精心设计，结合了许多协议（例如FTP，SMTP，HTTP以及各种基于二进制和文本的旧式协议）的实施经验。结果，Netty成功地找到了一种无需妥协即可轻松实现开发，性能，稳定性和灵活性的方法。

特性
高性能事件驱动
异步非堵塞基于NIO的客户端，服务器端编程框架
稳定性和伸缩性
适用于各种传输类型的统一API-阻塞和非阻塞套接字
基于灵活且可扩展的事件模型,可将关注点明确分离
高度可定制的线程模型-单线程,一个活多个线程池 ,例如SEDA
真正的无连接数据报套接字支持 (从3.1开始)
表现
更高的吞吐量
减少资源消耗
减少不必要的内存复制
使用
在pom.xml中添加依赖

<dependency>
        <groupId>io.netty</groupId>
        <artifactId>netty-all</artifactId>
        <version>4.1.42.Final</version>
    </dependency>

一丶Springboot应用启动加载Netty应用
暴露Netty端口,随springboot应用一并启动

/**

@dete: 2021/4/21 9:08 上午
@author: 徐子木
*/
@SpringBootApplication
public class PmSocketApplication implements CommandLineRunner {

// yml中指定netty端口号
@Value(“${netty.port}”)
private int nettyServerPort;

@Autowired
private NettyWebSocketServer nettyServer;

public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(PmSocketApplication.class, args);
}


@Override
public void run(String... args) throws Exception {
    //netty 服务端启动的端口不可和Springboot启动类的端口号重复
    nettyServer.start(nettyServerPort);

    //关闭服务器的时候同时关闭Netty服务
     Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> nettyServer.destroy()));
}

}

二丶Netty整合WebSocket服务端
启动或销毁netty服务端的过程实现

/**

Netty整合websocket 服务端
运行流程:
1.创建一个ServerBootstrap的实例引导和绑定服务器
2.创建并分配一个NioEventLoopGroup实例以进行事件的处理,比如接收连接和读写数据
3.指定服务器绑定的本地的InetSocketAddress
4.使用一个NettyServerHandler的实例初始化每一个新的Channel
5.调用ServerBootstrap.bind()方法以绑定服务器
@description
@author: 徐子木
@create: 2020-06-02 14:23
**/
@Component
@Slf4j
public class NettyWebSocketServer {
/**

EventLoop接口
NioEventLoop中维护了一个线程和任务队列,支持异步提交任务,线程启动时会调用NioEventLoop的run方法,执行I/O任务和非I/O任务
I/O任务即selectionKey中的ready的事件,如accept,connect,read,write等,由processSelectedKeys方法触发
非I/O任务添加到taskQueue中的任务,如register0,bind0等任务,由runAllTasks方法触发
两种任务的执行时间比由变量ioRatio控制,默认为50,则表示允许非IO任务执行的事件与IO任务的执行时间相等
*/
private final EventLoopGroup boosGroup = new NioEventLoopGroup();

private final EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();

/**

Channel
Channel类似Socket,它代表一个实体(如一个硬件设备,一个网络套接字) 的开放连接,如读写操作.通俗的讲,Channel字面意思就是通道,每一个客户端与服务端之间进行通信的一个双向通道.
Channel主要工作:
1.当前网络连接的通道的状态(例如是否打开?是否已连接?)
2.网络连接的配置参数(例如接收缓冲区的大小)
3.提供异步的网络I/O操作(如建立连接,读写,绑定端口),异步调用意味着任何I/O调用都将立即返回,并且不保证在调用结束时锁清秋的I/O操作已完成.
调用立即放回一个ChannelFuture实例,通过注册监听器到ChannelFuture上,可以I/O操作成功,失败或取消时回调通知调用方.
4.支持关联I/O操作与对应的处理程序.
不同协议,不同的阻塞类型的连接都有不同的Channel类型与之对应,下面是一些常用的Channel类型
NioSocketChannel,异步的客户端 TCP Socket连接
NioServerSocketChannel,异步的服务端 TCP Socket 连接
NioDatagramChannel,异步的UDP连接
NioSctpChannel,异步的客户端Sctp连接
NioSctoServerChannel,异步的Sctp服务端连接
这些通道涵盖了UDP 和TCP网络IO以及文件IO
*/
private Channel channel;

/**

启动服务
@param port
*/
public void start(int port) {
log.info(“=Netty 端口启动:{}==”,port);
/**

Future
Future提供了另外一种在操作完成时通知应用程序的方式,这个对象可以看做一个异步操作的结果占位符.
通俗的讲,它相当于一位指挥官,发送了一个请求建立完连接,通信完毕了,你通知一声它回来关闭各种IO通道,整个过程,它是不阻塞的,异步的.
在Netty中所有的IO操作都是异步的,不能理科的值消息是否被正确处理,但是可以过一会儿等他执行完成或者直接注册一个监听,具体的实现就是通过Future和ChannelFutures.
他们可以注册一个监听,当操作执行成功成功或者失败时监听会自动触发注册的监听事件
/
try {
/*

Bootstrap
Bootstrap是引导的意思,一个Netty应用通常由一个Bootstrap开始
主要作用是配置整个Netty程序,串联各个组件
Netty中Bootstrap类是服务端启动引导类
*/
ServerBootstrap server = new ServerBootstrap();
server.group(boosGroup, workGroup)
//非阻塞异步服务端TCP Socket 连接
.channel(NioServerSocketChannel.class)
//设置为前端WebSocket可以连接
.childHandler(new ChannelInitializer() {

@Override
     protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
         ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
         // HttpServerCodec: 将请求和映带消息节吗为HTTP消息
         pipeline.addLast("http-codec", new HttpServerCodec());
         // 讲HTTP消息的多个部分合成一条完整的HTTP消息
         pipeline.addLast("aggregator", new HttpObjectAggregator(65536));
         // 向客户端发送HTML5文件
         socketChannel.pipeline().addLast("http-chunked", new ChunkedWriteHandler());
         // 进行设置心跳检测
         socketChannel.pipeline().addLast(new IdleStateHandler(60, 30, 60 * 30, TimeUnit.SECONDS));
         // 配置通道处理 来进行业务处理
         pipeline.addLast("handler", new WebSocketServerHandler());
     }

 });

channel = server.bind(port).sync().channel();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}

@PreDestroy
public void destroy() {
log.info(“=Netty服务关闭==”);
if (channel != null) {
channel.close();
}
boosGroup.shutdownGracefully();
workGroup.shutdownGracefully();
}

}
三丶Socket处理注册连接类
接收客户端连接信息,心跳检测,存储于销毁等的处理

其余部分业务类(messageService),均为自行处理连接存储为业务所用,请忽略

/**

@description
@author: 徐子木
@create: 2020-06-02 14:57
**/
@Slf4j
@Component
public class WebSocketServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler {
public static final byte PING_MSG = 1;
public static final byte PONG_MSG = 2;
public static final byte CUSTOM_MSG = 3;
private int heartbeatCount = 0;

// 配置客户端是否为https的控制
@Value(“${netty.ssl-enabled:false}”)
private Boolean useSsl;

/**
 * 这里可以引入自己业务类来处理进行的客户端连接
 */
@Autowired
private MessageService messageService;

public static WebSocketServerHandler webSocketServerHandler;

/**
 * 解决启动加载不到自己业务类
 */
@PostConstruct
public void init() {
    webSocketServerHandler = this;
}


private WebSocketServerHandshaker handshaker;


@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
    //http请求和tcp请求分开处理
    if (msg instanceof HttpRequest) {
        handlerHttpRequest(ctx, (HttpRequest) msg);
    } else if (msg instanceof WebSocketFrame) {
        //踩坑: simpleChannelInboundHandler 他会进行一次释放(引用计数器减一),参考源码,而我们释放的时候就变为了0,所以必须手动进行引用计数器加1
        WebSocketFrame frame = (WebSocketFrame) msg;
        frame.retain();
        handlerWebSocketFrame(ctx, frame);
    }

}

@Override
public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
    ctx.flush();
}

/**
 * WebSocket 消息处理
 *
 * @param ctx
 * @param frame
 */
private void handlerWebSocketFrame(ChannelHandlerContext ctx, WebSocketFrame frame) {
    //判断是否是关闭链路的指令
    if (frame instanceof CloseWebSocketFrame) {
        log.info("【" + ctx.channel().remoteAddress() + "】已关闭（服务器端）");
        //移除channel
        NioSocketChannel channel = (NioSocketChannel) ctx.channel();
        webSocketServerHandler.messageService.removeConnection(channel);
        handshaker.close(ctx.channel(), (CloseWebSocketFrame) frame);
        return;
    }
    //判断是否是ping消息
    if (frame instanceof PingWebSocketFrame) {
        log.info("【ping】");
        return;
    }
    //判断实时是pong消息
    if (frame instanceof PongWebSocketFrame) {
        log.info("【pong】");
        return;
    }
    //本例子只支持文本，不支持二进制
    if (!(frame instanceof TextWebSocketFrame)) {
        log.info("【不支持二进制】");
        throw new UnsupportedOperationException("不支持二进制");
    }

    // 传送的消息 ,接收客户端指定格式(自己与客户端约定json格式)的消息,并进行处理
    MessageObject messageObject = JSONObject.parseObject(((TextWebSocketFrame) frame).text().toString(), MessageObject.class);
    webSocketServerHandler.messageService.sendMessage(messageObject, ctx);
}

/**
 * websocket第一次连接握手
 *
 * @param ctx
 */
@SuppressWarnings("deprecation")
private void handlerHttpRequest(ChannelHandlerContext ctx, HttpRequest req) {

// 这里接收客户端附加连接参数,根据自己业务与客户端指定需要哪些参数来辨别连接唯一性
String userUid = null;
String sectionId = null;
if (“GET”.equalsIgnoreCase(req.getMethod().toString())) {
String uri = req.getUri();
userUid = req.getUri().substring(uri.indexOf(“/”, 2) + 1, uri.lastIndexOf(“/”));
sectionId = req.getUri().substring(uri.lastIndexOf(“/”) + 1);
//对用户信息进行存储
NioSocketChannel channel = (NioSocketChannel) ctx.channel();

webSocketServerHandler.messageService.putConnection(userUid, sectionId, channel);
    }

    // http 解码失败
    if (!req.getDecoderResult().isSuccess() || (!"websocket".equalsIgnoreCase(req.headers().get("Upgrade")))) {
        sendHttpResponse(ctx, (FullHttpRequest) req, new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.BAD_REQUEST));
    }
    //可以通过url获取其他参数
    WebSocketServerHandshakerFactory factory;

// 这里主要用于客户端为wss连接的处理
if (useSsl != null && useSsl) {
factory = new WebSocketServerHandshakerFactory(
“wss://” + req.headers().get(“Host”) + “/” + req.getUri() + “”, null, false
);
} else {
factory = new WebSocketServerHandshakerFactory(
“ws://” + req.headers().get(“Host”) + “/” + req.getUri() + “”, null, false
);
}
handshaker = factory.newHandshaker(req);
if (handshaker == null) {
WebSocketServerHandshakerFactory.sendUnsupportedWebSocketVersionResponse(ctx.channel());
} else {
//进行连接
handshaker.handshake(ctx.channel(), (FullHttpRequest) req);
}
}

@SuppressWarnings("deprecation")
private static void sendHttpResponse(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest req, DefaultFullHttpResponse res) {
    // 返回应答给客户端
    if (res.getStatus().code() != 200) {
        ByteBuf buf = Unpooled.copiedBuffer(res.getStatus().toString(), CharsetUtil.UTF_8);
        res.content().writeBytes(buf);

        // buf.release();
    }
    // 如果是非Keep-Alive，关闭连接
    ChannelFuture f = ctx.channel().writeAndFlush(res);
    if (!HttpHeaders.isKeepAlive(req) || res.getStatus().code() != 200) {
        f.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
    }
}


/**
 * 这里是保持服务器与客户端长连接  进行心跳检测 避免连接断开
 *
 * @param ctx
 * @param evt
 * @throws Exception
 */
@Override
public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
    if (evt instanceof IdleStateEvent) {
        IdleStateEvent stateEvent = (IdleStateEvent) evt;
        PingWebSocketFrame ping = new PingWebSocketFrame();
        switch (stateEvent.state()) {
            //读空闲（服务器端）
            case READER_IDLE:
                //log.info("【" + ctx.channel().remoteAddress() + "】读空闲（服务器端）");
                ctx.writeAndFlush(ping);
                break;
            //写空闲（客户端）
            case WRITER_IDLE:
                //log.info("【" + ctx.channel().remoteAddress() + "】写空闲（客户端）");
                ctx.writeAndFlush(ping);
                break;
            case ALL_IDLE:
                //log.info("【" + ctx.channel().remoteAddress() + "】读写空闲");
                break;
            default:
                break;
        }
    }
}


/**
 * 出现异常时
 */
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
    super.exceptionCaught(ctx, cause);
    //移除channel
    webSocketServerHandler.messageService.removeConnection((NioSocketChannel) ctx.channel());
    ctx.close();
    log.info("【" + ctx.channel().remoteAddress() + "】已关闭（服务器端）");
}

}

四丶与业务整合并存储客户连接
以下均为自己业务与socket连接对象的存储,发送,踢出等处理,可根据自己业务自行参考

当时公司业务需要将连接存储两级维度,可根据自己的业务给客户端分组,或不分组都可以

/**

@description
@author: 徐子木
@create: 2020-09-30 15:06
**/
@Slf4j
@Service(value = “messageService”)
public class MessageServiceImpl implements MessageService {

// 是消息通信dubbo类,请忽略
@Autowired
private ChatMsgService chatMsgService;
// 是db存储类 ,请忽略
@Autowired
private BidPresentDao bidPresentDao;

// 这里是netty可为指定的唯一key去与连接进行分组处理并存储
private HashedWheelTimer hashedWheelTimer = new HashedWheelTimer();

private final AttributeKey<String> userKey = AttributeKey.valueOf("user");

private final AttributeKey<String> sectionKey = AttributeKey.valueOf("section");

/**
 * 装载标段与对应在线的用户
 */
private static final Map<String, ChannelGroup> SECTION_GROUPS = new ConcurrentHashMap<>();


/**
 * 维护某标段中的socket连接
 *
 * @param sectionId
 * @param channel
 */
@Override
public void putConnection(String userId, String sectionId, NioSocketChannel channel) {

    channel.attr(userKey).set(userId);
    channel.attr(sectionKey).set(sectionId);

    bidPresentDao.comeOnlineByUserId(userId, sectionId);

    //存储用户标段对应连接
    ChannelGroup channelGroup = SECTION_GROUPS.get(sectionId);
    if (null == channelGroup) {
        //保存全局的,连接上的服务器的客户
        channelGroup = new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE);
        channelGroup.add(channel);
        SECTION_GROUPS.put(sectionId, channelGroup);
    } else {
        channelGroup.add(channel);
    }
}

/**
 * 判断一个通道是否有用户在使用
 *
 * @param channel
 * @return
 */
private boolean hasUser(Channel channel) {
    return ((channel.hasAttr(userKey) || channel.hasAttr(sectionKey)));
}

/**
 * 获取连接对应用户
 *
 * @param channel
 * @return
 */
@Override
public String getBindUserId(NioSocketChannel channel) {
    if (hasUser(channel)) {
        return channel.attr(userKey).get();
    }
    return null;
}

/**
 * 获取连接对应标段Id
 *
 * @param channel
 * @return
 */
@Override
public String getBindSectionId(NioSocketChannel channel) {
    if (hasUser(channel)) {
        return channel.attr(sectionKey).get();
    }
    return null;
}


/**
 * 用户退出标段在线连接
 *
 * @param channel
 */
@Override
public void removeConnection(NioSocketChannel channel) {
    String userId = getBindUserId(channel);
    String sectionId = getBindSectionId(channel);

    Iterator<Map.Entry<String, ChannelGroup>> iterator = SECTION_GROUPS.entrySet().iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        ChannelGroup channelGroup = iterator.next().getValue();
        if (channelGroup.contains(channel)) {
            channelGroup.remove(channel);
        }
        if (null == channelGroup || channelGroup.size() == 0) {
            iterator.remove();
        }
    }
    if (StringUtils.isNotEmpty(userId) && StringUtils.isNotEmpty(sectionId)) {
        bidPresentDao.exitOnlineByUserId(userId, sectionId);
    }
}

/**
 * 根据用户Id获取连接
 *
 * @param userId
 * @return
 */
private NioSocketChannel getChannel(String userId) {
    Iterator<Map.Entry<String, ChannelGroup>> iterator = SECTION_GROUPS.entrySet().iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        ChannelGroup channelGroup = iterator.next().getValue();
        for (Channel channel : channelGroup) {
            if (userId.equalsIgnoreCase(channel.attr(userKey).get())) {
                return (NioSocketChannel) channel;
            }
        }
    }
    return null;
}

/**
 * 发送纯状态码的消息
 *
 * @param toUserId
 * @param message
 */
@Override
public void sendMessage(String toUserId, String message) {
    NioSocketChannel channel = getChannel(toUserId);
    if (channel != null) {
        JSONObject jsonObject = new JSONObject();
        jsonObject.put("message", message);
        channel.writeAndFlush(new TextWebSocketFrame(JSONObject.toJSONString(jsonObject)));
    }
}

/**
 * 向指定投标人发送状态
 *
 * @param toUserId
 */
@Override
public void sendMessage(String toUserId, MessageEnum messageEnum) {
    NioSocketChannel channel = getChannel(toUserId);
    if (channel != null) {
        MessageObject messageObject = MessageObject.builder().
                code(messageEnum.getCode())
                .build();
        channel.writeAndFlush(new TextWebSocketFrame(JSONObject.toJSONString(messageObject)));
    }
}

/**
 * 向当前标段所有投标人发送消息
 *
 * @param sectionId
 */
@Override
public void sendMessageAll(String sectionId, MessageEnum messageEnum) {
    log.debug("标段Id: {},发送状态码: {}", sectionId, messageEnum);
    MessageObject messageObject = MessageObject.builder()
            .code(messageEnum.getCode())
            .build();
    sendMessageAll(sectionId, messageObject);
}

@Override
public void sendMessageAll(String sectionId, MessageObject messageObject) {
    ChannelGroup channelGroup = SECTION_GROUPS.get(sectionId);
    if (channelGroup == null || channelGroup.size() == 0) {
        log.warn("暂时无客户端在线 sectionId：{}", sectionId);
        return;
    }
    channelGroup.writeAndFlush(new TextWebSocketFrame(JSONObject.toJSONString(messageObject)));
}


/**
 * 根据状态码处理消息
 *
 * @param message
 */
@Override
public void sendMessage(MessageObject message, ChannelHandlerContext ctx) {
    MessageEnum messageEnum = MessageEnum.valuesOf(message.getCode());
    switch (messageEnum) {
        case CHAT_SEND_MESSAGE:
            ChatMsg msg = JSONObject.parseObject(message.getData().toString(), ChatMsg.class);
            flushSectionChat(msg, ctx);
            break;
        case HEART_CONNECT:
            //心跳连接
            break;
        case REDIRECT:
            RedirectEntity redirectEntity = JSONObject.parseObject(message.getData().toString(), RedirectEntity.class);
            flushSectionToObject(redirectEntity.getSectionId(), redirectEntity);
            break;
        case DECODE:
            String sectionId = JSONObject.parseObject(message.getData().toString(), String.class);
            sendMessageAll(sectionId, MessageEnum.DECODE);
            break;
        default:

            break;
    }

}

/**
 * 向该标段中发送系统消息
 *
 * @param sectionId
 * @param msg
 */
@Override
public void flushSectionSystem(String sectionId, String msg) {
    ChatMsg chatMsg = ChatMsg.builder()
            .sectionId(sectionId)
            .msgType(ChatMsgType.NOTICE.getCode())
            .content(msg)
            .build();
    flushSectionChat(chatMsg, null);
}

/**
 * 向当前标段的在线人员刷新一条消息
 *
 * @param chatMsg
 */
private void flushSectionChat(ChatMsg chatMsg, ChannelHandlerContext ctx) {
    if (ObjectUtil.isNotEmpty(ctx)) {
        InetSocketAddress inetSocketAddress = (InetSocketAddress) ctx.channel().remoteAddress();
        String ip = inetSocketAddress.getAddress().getHostAddress();
        chatMsg.setIp(ip);
    }

    String sectionId = chatMsg.getSectionId();
    MessageObject messageObject = MessageObject.builder()
            .code(MessageEnum.CHAT_SEND_MESSAGE.getCode())
            .data(chatMsg)
            .build();
    sendMessageAll(sectionId, messageObject);
    chatMsgService.create(chatMsg);
}


/**
 * 当前标段在线人员发送自定义数据
 *
 * @param sectionId
 * @param object
 */
private void flushSectionToObject(String sectionId, Object object) {
    MessageObject messageObject = MessageObject.builder()
            .code(MessageEnum.REDIRECT.getCode())
            .data(object)
            .build();

    sendMessageAll(sectionId, messageObject);
}


/**
 * 向指定用户发送自定义数据
 *
 * @param toUserId
 */
@Override
public void sendMessage(String toUserId, Object object, MessageEnum messageEnum) {
    NioSocketChannel channel = getChannel(toUserId);
    if (channel != null) {
        MessageObject messageObject = MessageObject.builder().
                code(messageEnum.getCode())
                .data(object)
                .build();
        if(MessageEnum.EXTRACT_PARAM_RESULT.equals(messageEnum)){
            log.debug("参数抽取发送内容：{}",JSONObject.toJSONString(messageObject));
        }
        channel.writeAndFlush(new TextWebSocketFrame(JSONObject.toJSONString(messageObject)));
    }
}

}

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