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Netty简介
1. 简介
在本文中，我们将介绍 Netty — 一个异步事件驱动的网络应用程序框架。
Netty的主要目的是构建基于NIO（或可能是NIO.2）的高性能协议服务器，将网络和业务逻辑组件分离和松散耦合。
2. 核心概念
Netty是一个非阻塞框架。与阻塞 IO 相比，它显著提高吞吐量。了解非阻塞 IO 对于理解 Netty 的核心组件及其关系至关重要。
2.1. Channel
Channel是Java NIO的基础。它表示能够进行读取和写入等 IO 操作的开放连接。
2.2. Future
Netty 中通道上的每个 IO 操作都是非阻塞的。
这意味着每个操作在调用后立即返回。标准 Java 库中有一个 Future 接口，但它对于 Netty 来说并不方便——我们只能询问 Future 关于操作完成的信息，或者阻止当前线程，直到操作完成。这就是为什么Netty有自己的ChannelFuture 接口原因。 我们可以将回调传递给ChannelFuture，该回调将在操作完成后调用。
2.3. 事件和处理程序
Netty 使用事件驱动的应用程序范例，因此数据处理的管道是通过处理程序的事件链。事件和处理程序可以与入站和出站数据流相关。入站事件可以是以下事件：
- 通道激活和停用
- 读取操作事件
- 异常事件
- 用户事件
出站事件更简单，通常与打开/关闭连接和写入/刷新数据有关。
Netty 应用程序由几个网络和应用程序逻辑事件及其处理程序组成。通道事件处理程序的基本接口是 ChannelHandler 及其后继者 ChannelOutboundHandler 和 ChannelInboundHandler。
Netty 提供了 ChannelHandler 的庞大实现层次结构。值得注意的是适配器之类的类型只是空的实现，例如 ChannelInboundHandlerAdapter 和 ChannelOutboundHandlerAdapter。当我们只需要处理所有事件的子集时，我们可以扩展这些适配器。
此外，还有许多特定协议的实现，例如HTTP，例如HttpRequestDecoder，HttpResponseEncoder，HttpObjectAggregator。
2.4. 编码器和解码器
当我们使用网络协议时，我们需要执行数据序列化和反序列化。为此，Netty为能够解码传入数据的解码器引入了ChannelInboundHandler的特殊扩展。大多数解码器的基类是ByteToMessageDecoder。
为了对传出数据进行编码，Netty具有称为编码器的ChannelOutboundHandler扩展。 MessageToByteEncoder 是大多数编码器实现的基础。我们可以使用编码器和解码器将消息从字节序列转换为 Java 对象，反之亦然。
3. 示例服务器应用程序
让我们创建一个项目，代表一个简单的协议服务器，它接收请求，执行计算并发送响应。
3.1. 依赖关系
首先，我们需要在我们的pom中提供Netty依赖项.xml：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制<dependency>
<groupId>ioty</groupId>
<artifactId>netty-all</artifactId>
<version>4.1.10.Final</version>
</dependency>Copy3.2. 数据模型
请求数据类将具有以下结构：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制public class RequestData {
private int intValue;
private String stringValue;
// standard getters and setters
}Copy假设服务器收到请求并返回乘以 2 的 intValue。响应将具有单个 int 值：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制public class ResponseData {
private int intValue;
// standard getters and setters
}Copy3.3. 请求解码器
现在我们需要为协议消息创建编码器和解码器。
应该注意的是，Netty 使用套接字接收缓冲区，它不是表示为队列，而只是表示为一堆字节。这意味着当服务器未收到完整消息时，可以调用我们的入站处理程序。
我们必须确保在处理之前已收到完整的消息，并且有很多方法可以做到这一点。
首先，我们可以创建一个临时的 ByteBuf 并将所有入站字节附加到其中，直到我们获得所需的字节数：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制public class SimpleProcessingHandler
extends ChannelInboundHandlerAdapter {
private ByteBuf tmp;
@Override
public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) {
System.out.println("Handler added");
tmp = ctx.alloc().buffer(4);
}
@Override
public void handlerRemoved(ChannelHandlerContext ctx) {
System.out.println("Handler removed");
tmp.release();
tmp = null;
}
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
ByteBuf m = (ByteBuf) msg;
tmp.writeBytes(m);
m.release();
if (tmp.readableBytes() >= 4) {
// request processing
RequestData requestData = new RequestData();
requestData.setIntValue(tmp.readInt());
ResponseData responseData = new ResponseData();
responseData.setIntValue(requestData.getIntValue() * 2);
ChannelFuture future = ctx.writeAndFlush(responseData);
future.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
}
}
}Copy上面显示的示例看起来有点奇怪，但有助于我们理解 Netty 的工作原理。处理程序的每个方法在其相应的事件发生时都会被调用。因此，我们在添加处理程序时初始化缓冲区，在接收新字节时用数据填充它，并在获得足够的数据时开始处理它。
我们故意不使用 stringValue — 以这种方式解码会变得不必要地复杂。这就是为什么Netty提供了有用的解码器类，它们是ChannelInboundHandler的实现：ByteToMessageDecoder和ReplayingDecoder。
如上所述，我们可以使用 Netty 创建一个通道处理管道。因此，我们可以将解码器作为第一个处理程序，处理逻辑处理程序可以放在它之后。
接下来显示 RequestData 的解码器：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制public class RequestDecoder extends ReplayingDecoder<RequestData> {
private final Charset charset = Charset.forName("UTF-8");
@Override
protected void decode(ChannelHandlerContext ctx,
ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
RequestData data = new RequestData();
data.setIntValue(in.readInt());
int strLen = in.readInt();
data.setStringValue(
in.readCharSequence(strLen, charset).toString());
out.add(data);
}
}Copy这个解码器的想法非常简单。它使用 ByteBuf 的实现，当缓冲区中没有足够的数据用于读取操作时，它会引发异常。
捕获异常时，缓冲区将倒带到开头，解码器等待新的数据部分。解码执行后，当输出列表不为空时，解码将停止。
3.4. 响应编码器
除了解码 RequestData，我们还需要对消息进行编码。此操作更简单，因为在写入操作发生时我们拥有完整的消息数据。我们可以将数据写入主处理程序中的通道，也可以分离逻辑并创建一个扩展 MessageToByteEncoder 的处理程序，该处理程序将捕获写入 ResponseData 操作：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制public class ResponseDataEncoder
extends MessageToByteEncoder<ResponseData> {
@Override
protected void encode(ChannelHandlerContext ctx,
ResponseData msg, ByteBuf out) throws Exception {
out.writeInt(msg.getIntValue());
}
}Copy3.5. 请求处理
由于我们在单独的处理程序中执行了解码和编码，因此我们需要更改处理处理程序：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制public class ProcessingHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg)
throws Exception {
RequestData requestData = (RequestData) msg;
ResponseData responseData = new ResponseData();
responseData.setIntValue(requestData.getIntValue() * 2);
ChannelFuture future = ctx.writeAndFlush(responseData);
future.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
System.out.println(requestData);
}
}Copy3.6. 服务器引导
现在让我们把它们放在一起并运行我们的服务器：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制public class NettyServer {
private int port;
// constructor
public static void main(String[] args) throws Exception {
int port = args.length > 0
? Integer.parseInt(args[0]);
: 8080;
new NettyServer(port).run();
}
public void run() throws Exception {
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
b.group(bossGroup, workerGroup)
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
public void initChannel(SocketChannel ch)
throws Exception {
ch.pipeline().addLast(new RequestDecoder(),
new ResponseDataEncoder(),
new ProcessingHandler());
}
}).option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)
.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);
ChannelFuture f = b.bind(port).sync();
f.channel().closeFuture().sync();
} finally {
workerGroup.shutdownGracefully();
bossGroup.shutdownGracefully();
}
}
}Copy上述服务器引导示例中使用的类的详细信息可以在它们的 Javadoc 中找到。最有趣的部分是这行：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制ch.pipeline().addLast(
new RequestDecoder(),
new ResponseDataEncoder(),
new ProcessingHandler());Copy在这里，我们定义入站和出站处理程序，它们将以正确的顺序处理请求和输出。
4. 客户端申请
客户端应该执行反向编码和解码，因此我们需要一个 RequestDataEncoder 和 ResponseDataDecoder：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制public class RequestDataEncoder
extends MessageToByteEncoder<RequestData> {
private final Charset charset = Charset.forName("UTF-8");
@Override
protected void encode(ChannelHandlerContext ctx,
RequestData msg, ByteBuf out) throws Exception {
out.writeInt(msg.getIntValue());
out.writeInt(msg.getStringValue().length());
out.writeCharSequence(msg.getStringValue(), charset);
}
}Copypublic class ResponseDataDecoder
extends ReplayingDecoder<ResponseData> {
@Override
protected void decode(ChannelHandlerContext ctx,
ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
ResponseData data = new ResponseData();
data.setIntValue(in.readInt());
out.add(data);
}
}Copy此外，我们需要定义一个客户端处理程序，它将发送请求并从服务器接收响应：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制public class ClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx)
throws Exception {
RequestData msg = new RequestData();
msg.setIntValue(123);
msg.setStringValue(
"all work and no play makes jack a dull boy");
ChannelFuture future = ctx.writeAndFlush(msg);
}
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg)
throws Exception {
System.out.println((ResponseData)msg);
ctx.close();
}
}Copy现在让我们引导客户端：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制public class NettyClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String host = "localhost";
int port = 8080;
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
Bootstrap b = new Bootstrap();
b.group(workerGroup);
b.channel(NioSocketChannel.class);
b.option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);
b.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
public void initChannel(SocketChannel ch)
throws Exception {
ch.pipeline().addLast(new RequestDataEncoder(),
new ResponseDataDecoder(), new ClientHandler());
}
});
ChannelFuture f = b.connect(host, port).sync();
f.channel().closeFuture().sync();
} finally {
workerGroup.shutdownGracefully();
}
}
}Copy如我们所见，服务器引导有许多共同点。
现在我们可以运行客户端的 main 方法并查看控制台输出。正如预期的那样，我们得到了 intValue 等于 246 的响应数据。
本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。 原始发表：2021-08-25，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除javanetty服务器事件数据本文标签： Netty简介
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