一、入门案例
1. 服务器端代码
public class HelloServer {
public static void main(String[] args) {
// 1、启动器，负责装配netty组件，启动服务器
new ServerBootstrap()
// 2、创建 NioEventLoopGroup，可以简单理解为 线程池 + Selector
.group(new NioEventLoopGroup())
// 3、选择服务器的 ServerSocketChannel 实现
.channel(NioServerSocketChannel.class)
// 4、child 负责处理读写，该方法决定了 child 执行哪些操作
// ChannelInitializer 处理器（仅执行一次）
// 它的作用是待客户端SocketChannel建立连接后，执行initChannel以便添加更多的处理器
.childHandler(new ChannelInitializer() {
@Override
protected void initChannel(NioSocketChannel nioSocketChannel) throws Exception {
// 5、SocketChannel的处理器，使用StringDecoder解码，ByteBuf=>String
nioSocketChannel.pipeline().addLast(new StringDecoder());
// 6、SocketChannel的业务处理，使用上一个处理器的处理结果
nioSocketChannel.pipeline().addLast(new SimpleChannelInboundHandler() {
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, String s) throws Exception {
System.out.println(s);
}
});
}
// 7、ServerSocketChannel绑定8080端口
}).bind(8080);
}
} 2. 客户端代码
public class HelloClient {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Bootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup())
// 选择客户 Socket 实现类，NioSocketChannel 表示基于 NIO 的客户端实现
.channel(NioSocketChannel.class)
// ChannelInitializer 处理器（仅执行一次）
// 它的作用是待客户端SocketChannel建立连接后，执行initChannel以便添加更多的处理器
.handler(new ChannelInitializer() {
@Override
protected void initChannel(Channel channel) throws Exception {
// 消息会经过通道 handler 处理，这里是将 String => ByteBuf 编码发出
channel.pipeline().addLast(new StringEncoder());
}
})
// 指定要连接的服务器和端口
.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080))
// Netty 中很多方法都是异步的，如 connect
// 这时需要使用 sync 方法等待 connect 建立连接完毕
.sync()
// 获取 channel 对象，它即为通道抽象，可以进行数据读写操作
.channel()
// 写入消息并清空缓冲区
.writeAndFlush("hello world");
}
} 3.运行流程
组件介绍
- channel 可以理解为数据的通道
- msg 理解为流动的数据，最开始输入是 ByteBuf，但经过 pipeline 中的各个 handler 加工，会变成其它类型对象，最后输出又变成 ByteBuf
- handler 可以理解为数据的处理工序，工序有多道，合在一起组成pipeline，handler 分 Inbound 和 Outbound 两类
- eventLoop 可以理解为处理数据的工人，eventLoop 可以管理多个 channel 的 io 操作，并且一旦 eventLoop 负责了某个 channel，就会将其与channel进行绑定，以后该 channel 中的 io 操作都由该 eventLoop 负责
事件循环对象 EventLoop
EventLoop 本质是一个单线程执行器（同时维护了一个 Selector），里面有 run 方法处理一个或多个 Channel 上源源不断的 io 事件
它的继承关系如下
- 继承自 j.u.c.ScheduledExecutorService 因此包含了线程池中所有的方法
- 继承自 netty 自己的 OrderedEventExecutor
- 提供了 boolean inEventLoop(Thread thread) 方法判断一个线程是否属于此 EventLoop
- 提供了 EventLoopGroup parent() 方法来看看自己属于哪个 EventLoopGroup
EventLoopGroup 是一组 EventLoop，Channel 一般会调用 EventLoopGroup 的 register 方法来绑定其中一个 EventLoop，后续这个 Channel 上的 io 事件都由此 EventLoop 来处理（保证了 io 事件处理时的线程安全）
- 继承自 netty 自己的 EventExecutorGroup
- 实现了 Iterable 接口提供遍历 EventLoop 的能力
- 另有 next 方法获取集合中下一个 EventLoop
// 内部创建了两个 EventLoop, 每个 EventLoop 维护一个线程
DefaultEventLoopGroup group = new DefaultEventLoopGroup(2);
System.out.println(group.next());
System.out.println(group.next());
System.out.println(group.next());
输出
io.netty.channel.DefaultEventLoop@60f82f98
io.netty.channel.DefaultEventLoop@35f983a6
io.netty.channel.DefaultEventLoop@60f82f98也可以使用 for 循环
DefaultEventLoopGroup group = new DefaultEventLoopGroup(2);
for (EventExecutor eventLoop : group) {
System.out.println(eventLoop);
}输出
io.netty.channel.DefaultEventLoop@60f82f98
io.netty.channel.DefaultEventLoop@35f983a6处理普通与定时任务
public class TestEventLoop {
public static void main(String[] args) {
// 创建拥有两个EventLoop的NioEventLoopGroup，对应两个线程
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup(2);
// 通过next方法可以获得下一个 EventLoop
System.out.println(group.next());
System.out.println(group.next());
// 通过EventLoop执行普通任务
group.next().execute(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " hello");
});
// 通过EventLoop执行定时任务
group.next().scheduleAtFixedRate(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " hello2");
}, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
// 优雅地关闭
group.shutdownGracefully();
}
}输出结果如下
io.netty.channel.nio.NioEventLoop@7bb11784
io.netty.channel.nio.NioEventLoop@33a10788
nioEventLoopGroup-2-1 hello
nioEventLoopGroup-2-2 hello2
nioEventLoopGroup-2-2 hello2
nioEventLoopGroup-2-2 hello2关闭 EventLoopGroup
优雅关闭 shutdownGracefully 方法。该方法会首先切换 EventLoopGroup 到关闭状态从而拒绝新的任务的加入，然后在任务队列的任务都处理完成后，停止线程的运行。从而确保整体应用是在正常有序的状态下退出的
处理IO任务
服务器代码
public class MyServer {
public static void main(String[] args) {
new ServerBootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup())
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new ChannelInitializer() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
socketChannel.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + buf.toString(StandardCharsets.UTF_8));
}
});
}
})
.bind(8080);
}
}客户端代码
public class MyClient {
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
Channel channel = new Bootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup())
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
socketChannel.pipeline().addLast(new StringEncoder());
}
})
.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080))
.sync()
.channel();
System.out.println(channel);
// 此处打断点调试，调用 channel.writeAndFlush(...);
System.in.read();
}
}分工
Bootstrap的group()方法可以传入两个EventLoopGroup参数，分别负责处理不同的事件
public class MyServer {
public static void main(String[] args) {
new ServerBootstrap()
// 两个Group，分别为Boss 负责Accept事件，Worker 负责读写事件
.group(new NioEventLoopGroup(1), new NioEventLoopGroup(2))...
}
}一个EventLoop可以负责多个Channel，且EventLoop一旦与Channel绑定，则一直负责处理该Channel中的事件
增加自定义EventLoopGroup
当有的任务需要较长的时间处理时，可以使用非NioEventLoop，避免同一个NioEventLoop中的其他Channel在较长的时间内都无法得到处理
public class MyServer {
public static void main(String[] args) {
// 增加自定义的非NioEventLoopGroup
EventLoopGroup group = new DefaultEventLoopGroup();
new ServerBootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup(1), new NioEventLoopGroup(2))
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new ChannelInitializer() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
// 增加两个handler，第一个使用NioEventLoopGroup处理，第二个使用自定义EventLoopGroup处理
socketChannel.pipeline().addLast("nioHandler",new ChannelInboundHandlerAdapter() {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + buf.toString(StandardCharsets.UTF_8));
// 调用下一个handler
ctx.fireChannelRead(msg);
}
})
// 该handler绑定自定义的Group
.addLast(group, "myHandler", new ChannelInboundHandlerAdapter() {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + buf.toString(StandardCharsets.UTF_8));
}
});
}
})
.bind(8080);
}
}启动四个客户端发送数据
nioEventLoopGroup-4-1 hello1
defaultEventLoopGroup-2-1 hello1
nioEventLoopGroup-4-2 hello2
defaultEventLoopGroup-2-2 hello2
nioEventLoopGroup-4-1 hello3
defaultEventLoopGroup-2-3 hello3
nioEventLoopGroup-4-2 hello4
defaultEventLoopGroup-2-4 hello4可以看出，客户端与服务器之间的事件，被nioEventLoopGroup和defaultEventLoopGroup分别处理
handler 执行中如何换人？
关键代码 io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext#invokeChannelRead()
static void invokeChannelRead(final AbstractChannelHandlerContext next, Object msg) {
final Object m = next.pipeline.touch(ObjectUtil.checkNotNull(msg, "msg"), next);
// 获得下一个handler的EventLoop, excutor 即为 EventLoop
EventExecutor executor = next.executor();
// 如果下一个EventLoop 和当前的EventLoop在同一个线程
if (executor.inEventLoop()) {
// 使用当前的 EventLoop 来处理任务
next.invokeChannelRead(m);
} else {
// 否则让另一个 EventLoopGroup 中的 EventLoop 来创建任务并执行
executor.execute(new Runnable() {
public void run() {
next.invokeChannelRead(m);
}
});
}
}- 如果两个 handler 绑定的是同一个线程，那么就直接调用
- 否则，把要调用的代码封装为一个任务对象，由下一个 handler 的线程来调用
Channel 的常用方法
- close() 可以用来关闭Channel
- closeFuture() 用来处理 Channel 的关闭
- sync 方法作用是同步等待 Channel 关闭
- 而 addListener 方法是异步等待 Channel 关闭
- pipeline() 方法用于添加处理器
- write() 方法将数据写入
- 因为缓冲机制，数据被写入到 Channel 中以后，不会立即被发送
- 只有当缓冲满了或者调用了flush()方法后，才会将数据通过 Channel 发送出去
- writeAndFlush() 方法将数据写入并立即发送（刷出）
public class MyClient {
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
ChannelFuture channelFuture = new Bootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup())
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
socketChannel.pipeline().addLast(new StringEncoder());
}
})
// 该方法为异步非阻塞方法，主线程调用后不会被阻塞，真正去执行连接操作的是NIO线程
// NIO线程：NioEventLoop 中的线程
.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
// 该方法用于等待连接真正建立
channelFuture.sync();
// 获取客户端-服务器之间的Channel对象
Channel channel = channelFuture.channel();
channel.writeAndFlush("hello world");
System.in.read();
}
}如果我们去掉channelFuture.sync()方法，会服务器无法收到hello world
这是因为建立连接(connect)的过程是异步非阻塞的，若不通过sync()方法阻塞主线程，等待连接真正建立，这时通过 channelFuture.channel() 拿到的 Channel 对象，并不是真正与服务器建立好连接的 Channel，也就没法将信息正确的传输给服务器端
所以需要通过channelFuture.sync()方法，阻塞主线程，同步处理结果，等待连接真正建立好以后，再去获得 Channel 传递数据。使用该方法，获取 Channel 和发送数据的线程都是主线程
下面还有一种方法，用于异步获取建立连接后的 Channel 和发送数据，使得执行这些操作的线程是 NIO 线程（去执行connect操作的线程）
public class MyClient {
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
ChannelFuture channelFuture = new Bootstrap()
.group(new NioEventLoopGroup())
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
socketChannel.pipeline().addLast(new StringEncoder());
}
})
// 该方法为异步非阻塞方法，主线程调用后不会被阻塞，真正去执行连接操作的是NIO线程
// NIO线程：NioEventLoop 中的线程
.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
// 当connect方法执行完毕后，也就是连接真正建立后
// 会在NIO线程中调用operationComplete方法
channelFuture.addListener(new ChannelFutureListener() {
@Override
public void operationComplete(ChannelFuture channelFuture) throws Exception {
Channel channel = channelFuture.channel();
channel.writeAndFlush("hello world");
}
});
System.in.read();
}
}通过这种方法可以在NIO线程中获取 Channel 并发送数据，而不是在主线程中执行这些操作
处理关闭
public class ReadClient {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 创建EventLoopGroup，使用完毕后关闭
NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
ChannelFuture channelFuture = new Bootstrap()
.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
socketChannel.pipeline().addLast(new StringEncoder());
}
})
.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
channelFuture.sync();
Channel channel = channelFuture.channel();
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
// 创建一个线程用于输入并向服务器发送
new Thread(()->{
while (true) {
String msg = scanner.next();
if ("q".equals(msg)) {
// 关闭操作是异步的，在NIO线程中执行
channel.close();
break;
}
channel.writeAndFlush(msg);
}
}, "inputThread").start();
// 获得closeFuture对象
ChannelFuture closeFuture = channel.closeFuture();
System.out.println("waiting close...");
// 同步等待NIO线程执行完close操作
closeFuture.sync();
// 关闭之后执行一些操作，可以保证执行的操作一定是在channel关闭以后执行的
System.out.println("关闭之后执行一些额外操作...");
// 关闭EventLoopGroup
group.shutdownGracefully();
}
}关闭channel
当我们要关闭channel时，可以调用channel.close()方法进行关闭。但是该方法也是一个异步方法。真正的关闭操作并不是在调用该方法的线程中执行的，而是在NIO线程中执行真正的关闭操作
如果我们想在channel真正关闭以后，执行一些额外的操作，可以选择以下两种方法来实现
- 通过channel.closeFuture()方法获得对应的ChannelFuture对象，然后调用sync()方法阻塞执行操作的线程，等待channel真正关闭后，再执行其他操作
// 获得closeFuture对象 ChannelFuture closeFuture = channel.closeFuture(); // 同步等待NIO线程执行完close操作 closeFuture.sync();
- 调用closeFuture.addListener方法，添加close的后续操作
closeFuture.addListener(new ChannelFutureListener() { @Override public void operationComplete(ChannelFuture channelFuture) throws Exception { // 等待channel关闭后才执行的操作 System.out.println("关闭之后执行一些额外操作..."); // 关闭EventLoopGroup group.shutdownGracefully(); } });
netty 的 Future 继承自 jdk 的 Future，而 Promise 又对 netty Future 进行了扩展
- jdk Future 只能同步等待任务结束（或成功、或失败）才能得到结果
- netty Future 可以同步等待任务结束得到结果，也可以异步方式得到结果，但都是要等任务结束
- netty Promise 不仅有 netty Future 的功能，而且脱离了任务独立存在，只作为两个线程间传递结果的容器
Netty Future
public class NettyFuture {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
// 获得 EventLoop 对象
EventLoop eventLoop = group.next();
Future future = eventLoop.submit(new Callable() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
return 50;
}
});
// 主线程中获取结果
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获取结果");
System.out.println("getNow " + future.getNow());
System.out.println("get " + future.get());
// NIO线程中异步获取结果
future.addListener(new GenericFutureListener>() {
@Override
public void operationComplete(Future future) throws Exception {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获取结果");
System.out.println("getNow " + future.getNow());
}
});
}
} Netty中的Future对象，可以通过EventLoop的sumbit()方法得到
- 可以通过Future对象的get方法，阻塞地获取返回结果
- 也可以通过getNow方法，获取结果，若还没有结果，则返回null，该方法是非阻塞的
- 还可以通过future.addListener方法，在Callable方法执行的线程中，异步获取返回结果
Promise相当于一个容器，可以用于存放各个线程中的结果，然后让其他线程去获取该结果
public class NettyPromise {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
// 创建EventLoop
NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
EventLoop eventLoop = group.next();
// 创建Promise对象，用于存放结果
DefaultPromise promise = new DefaultPromise<>(eventLoop);
new Thread(()->{
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 自定义线程向Promise中存放结果
promise.setSuccess(50);
}).start();
// 主线程从Promise中获取结果
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + promise.get());
}
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