Netty 入门初体验 - HelloWorld开发者社区

Netty简介

Netty是一款异步的事件驱动的网络应用程序框架，支持快速开发可维护的高性能的面向协议的服务器和客户端。Netty主要是对java 的 nio包进行的封装

为什么要使用 Netty

上面介绍到 Netty是一款 高性能的网络通讯框架，那么我们为什么要使用Netty,换句话说，Netty有哪些优点让我们值得使用它，为什么不使用原生的 Java Socket编程，或者使用 Java 1.4引入的 Java NIO。接下来分析分析 Java Socket编程和 Java NIO。

Java 网络编程

首先来看一个Java 网络编程的例子：

public static void main(String[] args) { try { ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888); Socket socket = serverSocket.accept(); BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); String line = ""; while ((line = reader.readLine()) != null) { System.out.println("received: " + line); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } 复制代码

上面展示了一个简单的Socket服务端例子,该代码只能同时处理一个连接，要管理多个并发客户端，需要为每个新的客户端Socket创建一个新的Thread。这种并发方案对于中小数量的客户端来说还可以接受，如果是针对高并发，超过100000的并发连接来说该方案并不可取，它所需要的线程资源太多，而且任何时候都可能存在大量线程处于阻塞状态，等待输入或者输出数据就绪，整个方案性能太差。所以，高并发的场景，一般的Java 网络编程方案是不可取的。

Java NIO

还是先来看一个 Java NIO的例子:

public class ServerSocketChannelDemo {
    private ServerSocketChannel serverSocketChannel; private Selector selector; public ServerSocketChannelDemo(int port) throws IOException { serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); serverSocketChannel.configureBlocking(false); serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port)); selector = Selector.open(); serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); } public void listener() throws IOException { while (true) { int n = selector.select(); if (n == 0) { continue; } Iterator iterator = selector.selectedKeys().iterator(); while (iterator.hasNext()) { SelectionKey selectionKey = (SelectionKey) iterator.next(); if (selectionKey.isAcceptable()) { ServerSocketChannel server_channel = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel(); SocketChannel socketChannel = server_channel.accept(); socketChannel.configureBlocking(false); socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); } if (selectionKey.isReadable()) { //如果通道处于读就绪的状态 //读操作 //TODO } } } } } 复制代码

NIO的核心部分主要有:

通道 Channel
缓冲区 Buffer
多路复用器 Selector

选择器 Selector 是 Java 非阻塞 I/O实现的关键，将通道Channel注册在 Selector上，如果某个通道 Channel发送读或写事件，这个Channel处于就绪状态，会被Selector轮询出来，进而进行后续I/O操作。这种I/O多路复用的方式相比上面的阻塞 I/O模型，提供了更好的资源管理：

使用较少的线程便可以处理很多连接，因此也减少了内存管理和上下文切换所带来的开销
当没有I/O操作需要处理的时候，线程也可以被用于其他任务。

尽管使用 Java NIO可以让我们使用较少的线程处理很多连接，但是在高负载下可靠和高效地处理和调度I/O操作是一项繁琐而且容易出错的任务，所以才引出了高性能网络编程专家——Netty

Netty特性

Netty有很多优秀的特性值得让我们去使用它(摘自《Netty实战》）：

设计

统一的API，适用于不同的协议（阻塞和非阻塞）
基于灵活、可扩展的事件驱动模型
高度可定制的线程模型
可靠的无连接数据Socket支持（UDP）

性能

更好的吞吐量，低延迟
更低的资源消耗
最少的内存复制

健壮性

不再因过快、过慢或超负载连接导致OutOfMemoryError
不再有在高速网络环境下NIO读写频率不一致的问题

安全性：

完整的SSL/TLS和STARTTLS的支持
可用于受限环境下，如 Applet 和OSGI

易用：

详实的Javadoc和大量的示例集
不需要超过 JDK 1.6+的依赖

Netty示例代码

下面是server 和client的示例代码，先来看看Netty代码是怎么样的，后续文章会详细分析各个模块。

Server代码

public class EchoServer {
    private final int port; public EchoServer(int port) { this.port = port; } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new EchoServer(8888).start(); } public void start() throws InterruptedException { final EchoServerHandler serverHandler = new EchoServerHandler(); //创建EventLoopGroup，处理事件 EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup(); EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup(); try { ServerBootstrap b = new ServerBootstrap(); b.group(boss,worker) //指定所使用的NIO传输 Channel .channel(NioServerSocketChannel.class) //使用指定的端口设置套接字地址 .localAddress(new InetSocketAddress(port)) //添加一个EchoServerHandler到子Channel的ChannelPipeline .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { @Override protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception { //EchoServerHandler标志为@Shareable,所以我们可以总是使用同样的实例 socketChannel.pipeline().addLast(serverHandler); } }); //异步的绑定服务器，调用sync()方法阻塞等待直到绑定完成 ChannelFuture future = b.bind().sync(); future.channel().closeFuture().sync(); } finally { //关闭EventLoopGroup,释放所有的资源 group.shutdownGracefully().sync(); worker.shutdownGracefully().sync(); } } } 复制代码

EchoServerHandler

@ChannelHandler.Sharable //标识一个 ChannelHandler可以被多个Channel安全地共享
public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter { @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { ByteBuf buffer = (ByteBuf) msg; //将消息记录到控制台 System.out.println("Server received: " + buffer.toString(CharsetUtil.UTF_8)); //将接受到消息回写给发送者 ctx.write(buffer); } @Override public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { //将未消息冲刷到远程节点，并且关闭该 Channel ctx.writeAndFlush(Unpooled.EMPTY_BUFFER) .addListener(ChannelFutureListener.CLOSE); } @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { //打印异常栈跟踪 cause.printStackTrace(); //关闭该Channel ctx.close(); } } 复制代码

代码要点解读：

ServerBootStrap是引导类，帮助服务启动的辅助类，可以设置 Socket参数
EventLoopGroup是处理I/O操作的线程池，用来分配服务于Channel的I/O和事件的 EventLoop，而NioEventLoopGroup是EventLoopGroup的一个实现类。这里实例化了两个 NioEventLoopGroup，一个 boss,主要用于处理客户端连接，一个 worker用于处理客户端的数据读写工作
EchoServerHandler实现了业务逻辑
通过调用ServerBootStrap.bind()方法以绑定服务器

Client 代码

public class EchoClient {
    private final String host; private final int port; public EchoClient(String host, int port) { this.host = host; this.port = port; } public void start() throws InterruptedException { EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup(); try { Bootstrap b = new Bootstrap(); b.group(group) .channel(NioSocketChannel.class) .remoteAddress(new InetSocketAddress(host, port)) .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { @Override protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception { socketChannel.pipeline().addLast(new EchoClientHandler()); } }); ChannelFuture channelFuture = b.connect().sync(); channelFuture.channel().closeFuture().sync(); } finally { group.shutdownGracefully().sync(); } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new EchoClient("127.0.0.1", 8888).start(); } } 复制代码

EchoClientHandler

@ChannelHandler.Sharable
public class EchoClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<ByteBuf> { @Override protected void channelRead0(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, ByteBuf byteBuf) throws Exception { System.out.println("Client received: "+byteBuf.toString()); } @Override public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("Netty rocks",CharsetUtil.UTF_8)); } @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { cause.printStackTrace(); ctx.close(); } } 复制代码

代码要点解读：