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三步走 ，熟练掌握Netty使用技巧

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前言

Netty 祭天，法力无边。

哈哈哈 ， Netty 这组件，哪怕你从来没主动用过，但是它无时无刻都在你身边。可以说，阿里系或者一些高级开源工具在实现 Client 和 Server 的时候都选择使用了 Netty。

第一步 ： 理解场景

首先我们要理解 Netty 到底能做什么？

Netty 是一个基于 JAVA NIO 类库的异步通信框架，用于创建异步非阻塞、基于事件驱动、高性能、高可靠性和高可定制性的网络客户端和服务器端.

那么很明显了，Netty 是为了通信的 ，其优势就是性能好，不会阻塞。这两点就足够大多数框架用它来做通信。

那么问题来了，系统间的通信用来做什么？

我们其实时时刻刻都在用 Netty ，比较常见的就是开源框架，包括 ：Nacos ，Seata ,Sentinel

相对而言这些访问量都不会太高，更高并发的使用就包括 : Dubbo ，gRPC , RokcetMQ

而从业务角度讲主要2个方向 ：通信 （IM 即时通讯） 和 数据传递 （消息发送工具）

第二步 ： 了解组件

2.1 组件的层级展示

  • 单个组件：
  • Channel : 一个网络连接的抽象表示 ， 可以用于读取或者写入数据
  • ChannelPipeline ：一个链路，channel 接收的数据会通过 ChannelPipeline 进行传递
  • ChannelHandler ：一个处理器，在一个通道中有多个 Handler 用于处理事件和数据，执行各种特定的任务和逻辑
  • EventLoop ： 一个线程，用于处理事件和执行任务，可以处理 Channel 上面所有的物理操作
  • 容器类型：
  • Bootstrap & ServerBootstrap ： 用于创建和配置服务器，从而启动服务器入口
  • ChannelHandlerContext ：用于绑定 ChannelHandler 和 ChannelPipeline

问题一 ： Channel 和 EventLoop 的关系？

  • 一个EventLoopGroup 包含一个或者多个EventLoop；
  • 一个EventLoop 在它的生命周期内只和一个Thread 绑定；
  • 所有由EventLoop 处理的I/O 事件都将在它专有的Thread 上被处理；
  • 一个Channel 在它的生命周期内只注册于一个EventLoop，所有的事件处理和任务都会在这个 EventLoop 上处理
  • 一个EventLoop 可能会被分配给一个或多个Channel。
  • 多个 EventLoop 可以存在一个 EventLoopGroup 里面

问题二 ： EventLoopGroup 有什么作用？

  • EventLoopGroup 用于管理 EventLoop ，包括将 EentLoop 分配给 Channel ，包括 EventLoop 的协同

2.2 关系图

Channel 和 EventLoop 的关系

三步走 ，熟练掌握Netty使用技巧

Channel 和 Handler 的关系

三步走 ，熟练掌握Netty使用技巧

第三步 ： 熟悉用法

3.1 一个最简单的 Netty 案例

首先需要我们理清楚思路，从无到有搭建 Server 和 Client 需要哪些步骤 ：

  • 首先要准备好 Server 端和 Client 端 ，他们要监听同一个端口
  • 准备好 Handler 类用于对数据进行处理
  • 双端进行通信，然后互相发送消息
  • 完成后记得 Close ，和 IO 一样，都需要关闭流

3.2 搭建好 Server 端服务器

    1. 创建好 ServerBootstrap 对象用于开始搭建整个服务器
    1. 为 ServerBootstrap 配置好 eventLoopGroup ， 这里的 Group 有2个 ：
    • BossGroup : 用于处理连接请求 ，本身包含多个 EventLoop ，用于创建 Channel 转发给 WorkerGroup
    • workerGroup : 处理已建立的连接 ，同样包含自己的 EventLoop
    1. 配置服务器处理的 Channel 连接的类型 ， 包括 NIO 类型 ， EPOLL 类型等
    1. 配置整个处理流程的 ChannelHandler ，用于特定的处理
    1. 为这个 Server 端 bind() 一个端口 , 同时阻塞等待绑定完成

基于这个流程，整个 Server 端的创建可以分为2个步骤 ：

// 第一步 ：准备后续处理业务的 Handler
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    /**
     * 客户端连接会触发
     */
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("S2 : 服务端建立连接，触发 Active .....");
    }

    /**
     * 客户端发消息会触发
     */
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        System.out.println("服务器收到消息: " + msg.toString());
        // 接收到消息后，返回一条消息给客户端
        ctx.write(msg + "World!");
        ctx.flush();
    }

    /**
     * 发生异常触发
     */
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}


// 第二步 ：创建 Initializer 用于初始化 Channel
public class ServerChannelInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
        //添加编解码
        socketChannel.pipeline().addLast("decoder", new StringDecoder(CharsetUtil.UTF_8));
        socketChannel.pipeline().addLast("encoder", new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));
        // 此处将 Handler 绑定到 ChannelPipeline 中
        socketChannel.pipeline().addLast(new NettyServerHandler());
    }
}

// 第三步 ： 准备好 Netty 客户端
public class NettyServer extends Thread {

    public void run() {

        // S1 : 准备 Boss 管理线程组 和 Worker 工作线程组
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup(200);

        // S2 : 绑定 Group , 绑定渠道 ， 绑定 Handler
        ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap()
                .group(bossGroup, workGroup)
                .channel(NioServerSocketChannel.class)
                .childHandler(new ServerChannelInitializer());

        try {
            InetSocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8090);
            
            // S3 : 绑定对应端口和地址，用于后续阻塞监听
            ChannelFuture future = bootstrap.bind(socketAddress).sync();
            System.out.println("S1 : 服务端构建完成 .....");
            future.channel().closeFuture().sync();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //关闭主线程组
            bossGroup.shutdownGracefully();
            //关闭工作线程组
            workGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

3.3 搭建好客户端

    1. 不同于 Server ，Client 端只需要一个 EventLoopGroup
    1. 同样的，创建 Bootstrap ，绑定 Group / channel / handler
    1. 通过 writeAndFlush 发送消息
// 第一步 ：准备客户端的 Handler 接收消息
public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("S2 : 客户端建立连接，触发 Active .....");
    }

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        System.out.println("客户端收到消息: " + msg.toString());
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}


// 第二步 ：创建 Initializer 用于初始化 Channel
public class NettyClientInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
        socketChannel.pipeline().addLast("decoder", new StringDecoder());
        socketChannel.pipeline().addLast("encoder", new StringEncoder());
         // 此处将 Handler 绑定到 ChannelPipeline 中
        socketChannel.pipeline().addLast(new NettyClientHandler());
    }
}


// 第三步 ： 准备启动类
public class NettyClient extends Thread {

    public void run() {
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        Bootstrap bootstrap = new Bootstrap()
                .group(group)
                .channel(NioSocketChannel.class)
                .handler(new NettyClientInitializer());
        try {

            ChannelFuture future = bootstrap.connect("127.0.0.1", 8090).sync();
            System.out.println("S2 : 客户端构建完成 .....");

            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                String message = "第" + i + "条消息 ， " + "Hello ";
                future.channel().writeAndFlush(message);
                Thread.sleep(1000); // 暂停一秒钟
            }

            future.channel().closeFuture().sync();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            group.shutdownGracefully();
        }
    }
}

3.4 发起请求

在这个环节里面通过2个线程模拟消息的发送和接收 ：

public class DemoService {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("Start ：开始整个 Netty 搭建流程");

        // S1 : 分别开2个线程模拟 Server 和 Client 的开启
        NettyServer server = new NettyServer();
        server.start();

        NettyClient client = new NettyClient();
        client.start();
    }

}

三步走 ，熟练掌握Netty使用技巧

可以看到流程很清晰了，先创建双端，然后双端建立连接，随后发生交互

四. API 高级用法

4.1 Bootstrap 包含哪些方法 @ ChatGPT

  • group ：设置用于处理事件循环（EventLoop）的 EventLoopGroup
  • channel ：指定 Channel 的类型 (NioSocketChannel / NioServerSocketChannel)
  • handler : 在初始化过程中添加一个 ChannelHandler
  • childHandler : 用于 ServerBootstrap，在连接被接受后，为新注册的 Channel 设置 ChannelHandler
  • localAddress : 指定本地端口或地址，用于连接或绑定
  • remoteAddress : 指定远程服务器的地址
  • connect : 用于客户端连接指定远程地址
  • bind : 用于服务器绑定到指定的本地地址

总结

东西很简单，因为我在开发过程中对 Netty 的底层代码也只是轻度使用，大部分都是基于外层封装的组件在使用。

这一篇主要是为了学习，所以会写不深。后续会陆陆续续从高级用法 高并发用法 源码 等多个角度深入，欢迎关注。

相关文档 ：

转载自:https://juejin.cn/post/7294954501575950351
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