Netty（三）Netty模型

1. Netty模型

Netty主要基于主从Reactor多线程模型做了一定的改进，其中主从Reactor多线程模型有多个Reactor。

简版图：

说明：

1. BossGroup线程维护Selector，只关注Accept
2. 当接收到Accept事件，获取到对应的SocketChannel，封装成NIOSocketChannel并注册到Worker线程（事件循环），并进行维护
3. 当Worker线程监听到selector中通道发生自己感兴趣的事件后，就进行处理（就由handler），注意，handler已经加入到channel

Netty模型进阶版图：

详细版：

模型说明：

1. Netty抽象出2组线程池：
   • BossGroup：专门接受客户端的连接
   • WorkerGroup：专门负责网络的读写
2. BossGroup和WorkerGroup类型都是NioEventLoopGroup
3. NioEventLoopGroup相当于一个事件循环组，这个组中含有多个事件循环，每一个事件循环是NioEventLoop
4. NioEventLoop表示一个不断循环的执行处理任务的线程，每个NioEventLoop都有一个selector，用于监听绑定在其上的socket的网络通讯
5. NioEventLoop可以有多个线程，即可以含有多个NioEventLoop
6. 每个Boss NioEventLoop循环执行的步骤有3步：
   • 轮询accept事件
   • 处理accept事件，与client建立连接，生成NioSocketChannel，并将其注册到某个worker
   • 处理任务队列的任务，即runAllTasks
7. 每个Worker NIOEventLoop循环执行的步骤：
   • 轮询read，write事件
   • 处理I/O事件，即read，write事件，在对应NioSocketChannel处理
   • 处理任务队列的任务，即runAllTasks
8. 每个Worker NIOEventLoop处理业务时，会使用pipeline（管道），pipeline中包含了channel，即通过pipeline可以获取到对应channel，管道中维护了很多的处理器

2. Netty实现简单服务端与客户端交互

NettyServer.java

package com.tang.netty.simple;

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;

public class NettyServer {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建 BossGroup 和 WorkerGroup
        // 1.创建 2 个线程组 boosGroup 和 workerGroup
        // 2.bossGroup只是处理连接请求，真正与客户端的业务处理，会交给workerGroup
        // 3.两个都是无限循环
        // 4.bossGroup 和 workerGroup 含有的子线程（NioEventLoop)的个数，默认为实际 CPU 核数*2
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

        // 创建服务器端的启动对象，配置参数
        ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();

        // 使用链式编程来进行设置
        bootstrap.group(bossGroup, workerGroup) // 设置2个线程组
                .channel(NioServerSocketChannel.class)  // 使用 NioServerSocketChannel 作为服务器通道的实现
                .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)  // 设置线程队列得到连接数
                .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)  // 设置保持活动连接状态
                .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {  // 创建一个通道测试对象（匿名对象）
                    // 给pipeline 设置处理器
                    // 使用的自己实现的 NettyServerHandler
                    @Override
                    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                        ch.pipeline().addLast(new NettyServerHandler());
                    }
                });  // 给我们 workerGroup 的 EventLoop 对应的管道设置处理器

        System.out.println("....Server is ready...");

        try {
            // 绑定一个端口并且同步，生成了一个 ChannelFuture 对象
            // 启动服务器
            ChannelFuture cf = bootstrap.bind(6668).sync();

            // 对关闭通道进行监听
            cf.channel().closeFuture().sync();

        } catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        } finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }

    }
}

NettyServerHandler.java

package com.tang.netty.simple;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.util.CharsetUtil;

import java.nio.ByteBuffer;

/**
 *  我们自定义一个Handler 需要继承netty 规定好的某个 HandlerAdapter（规范）
 *  这个 ChannelInboundHandlerAdapter 是 Pipeline 里的 ChannelHandler 的一个实现
 */
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    // 读取数据（这里我们可以读取客户端发送的消息）

    /**
     1.ChannelHandlerContext ctx：上下文对象，含有管道 pipeline，通道 channel，地址
     2.Object msg：就是客户端发送的数据，默认Object
     */
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception{
        System.out.println("服务器读取线程 " + Thread.currentThread().getName());
        System.out.println("server ctx = " + ctx);
        System.out.println("查看 channel 与 pipeline 的关系");
        Channel channel = ctx.channel();
        ChannelPipeline pipeline = ctx.pipeline();  // 本质是一个双向链表，出战入站

        // 将 msg 转为 ByteBuf
        // ByteBuf 是 Netty 提供的，不是 NIO 的 ByteBuffer
        ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
        System.out.println("客户端发送的消息是：" + buf.toString(CharsetUtil.UTF_8));
        System.out.println("客户端地址：" + channel.remoteAddress());

    }

    // 数据读取完毕
    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception{

        // writeAndFlush 是 write + flush
        // 将数据写入到缓冲，并刷新
        // 一般讲，我们对这个发送的数据进行编码
        ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("Hello，客户端~ 收到", CharsetUtil.UTF_8));
    }

    // 处理异常，一般是需要关闭通道
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        ctx.close();
    }
}

NettyClient.java

package com.tang.netty.simple;

import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;

public class NettyClient {

    public static void main(String[] args) {
        // 客户端需要一个事件循环组
        EventLoopGroup eventExecutors = new NioEventLoopGroup();

        try{
            // 创建客户端启动对象
            // 注意客户端使用的不是 ServerBootstrap 而是 Bootstrap
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();

            // 设置相关参数
            bootstrap.group(eventExecutors)  // 设置线程组
                    .channel(NioSocketChannel.class) // 设置客户端Channel的实现类
                    .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new NettyClientHandler());  // 加入自己的处理器
                        }
                    });

            System.out.println("客户端 ok...");

            // 启动客户端去连接服务器端
            ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect("127.0.0.1", 6668).sync();

            // 给关闭通道进行监听
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();

        } catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        } finally {
            eventExecutors.shutdownGracefully();
        }

    }
}

NettyClientHandler.java

package com.tang.netty.simple;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.util.CharsetUtil;

public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    // 当 Channel 就绪时，就会触发该方法
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("client " + ctx);
        ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, server, this is client", CharsetUtil.UTF_8));

    }

    // 当 Channel 有读取事件时，会触发
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
        System.out.println("服务器回复的消息：" + buf.toString(CharsetUtil.UTF_8));
        System.out.println("服务器的地址：" + ctx.channel().remoteAddress());
    }

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

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此 Netty 笔记为学习尚硅谷韩老师讲的 Netty 整理完成，原视频讲解十分详细，建议对 Netty 框架感兴趣的同学们可以看一遍原视频：

https://www.bilibili.com/video/BV1DJ411m7NR