第3期：Java NIO框架——Netty介绍

Posted 2021-04-30 每周技术分享

Netty是什么

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Netty是一个异步事件驱动的网络应用程序框架，用于快速开发可维护的、高性能的、可伸缩的协议服务器和客户端。Netty是完全基于NIO实现的，其内部实现非常复杂，但是它为我们提供了简单易用的API，我们不必再去编写复杂的逻辑代码实现通信，也不再需要去考虑编码问题，半包读写问题。下图展示了netty的总体架构：

安装

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netty不强制依赖特定的外部环境，只需要jdk版本在1.5以上就可以，使用前，我们只需要在pom文件中添加相应版本的netty依赖。

具体的版本可以在https://bintray.com/netty/downloads/netty/中找到本文使用的版本为1.1.19，pom文件中依赖如下：

第一个netty应用

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还是老套路，先演示个小demo，再讲原理。接下来，我们将写一个Print Server，即：客户端发送什么内容，服务器就在控制台打印什么内容。

首先，我们来实现一个消息处理的Handler，姑且叫做PrintServerHandler，代码如下：

在这里，我们继承了一个类ChannelInboundHandlerAdapter，可以看看它的源码：

这个类是ChannelInboundHandler的实现，ChannelInboundHandler接口定义了channel的各种事件处理方法。ChannelInboundHandlerAdapter对各个方法的默认实现就是简单触发ChannelHandlerContext中各个事件的回调方法。

在这里我们只需要简单打印内容，而不需要实现所有接口方法。因此，继承ChannelInboundHandlerAdapter实现我们所关心的方法就足够了。

channelRead()：接收到消息时，就会调用此方法

exceptionCaught()：当处理事件或者IO发生异常时，调用此方法

ByteBuf：netty自定义的字节缓冲数据结构，类比于Java的ByteBuffer，不同于我们平时基于HTTP的应用，netty是直接操作TCP或者UDP传输的数据包，所有的数据最终都是以字节流的方式传输，开发者需要自定义数据编码解码协议，如我们之前介绍的Protobuf就可以作为一种编码解码协议。

ReferenceCountUtil.release(msg)：netty中对象的生命周期由它们的引用计数来管理，当引用计数为零时，netty会将资源归还到对象池（netty通过对象池来给对象分配内存），引用计数的对象需要自己在最后一次使用后释放，否则当引用计数对象不可达导致JVM将它们GC掉，而被GC后就不能再访问，也就不能释放引用，最终无法归还到对象池，导致内存泄露。

写完PrintServerHandler后，接下来我们就需要实现服务器代码，并将PrintServerHandler添加到Channel的处理链中。代码如下：

NioEventLoopGroup 处理IO操作的事件循环，对于不同的IO类型，netty提供了不同的事件循环实现。

ServerBootstrap 启动服务器的helper类。

NioserverSocketChannel 指定通道类型，这个类指定NIO通道，相应的还有阻塞式IO通道类型 OioServerSocketChannel和epoll类型通道EpollServerSocketChannel等。

ChannelInitializer 配置通道的类，例如这个例子中，我们通过ch.pipeline().addLast()向通道的处理链中添加Handler，我们可以为一个通道添加一系列的Handler（类似于tomcat中的阀）

option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128) 配置NioServerSocketChannel的连接队列大小为128.

childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true) 设置子通道的连接属性,当设置该选项以后，如果在两小时内没有数据的通信时，TCP会自动发送一个活动探测数据报文.

bind() 绑定端口，该方法是异步的，它会立即返回的一个Future，但是绑定不一定已经完成，此处我们绑定8090端口。

讲到这里，可能大家还是雾里看花，作者当时也是，官网文档实在是太简洁了。netty是典型的Reactor结构，为了方便理解，我们可以看看下面这种Reactor实现方式。 

这种结构，将Reactor分为两个部分，mainReactor负责监听server socket，accept新连接，并将建立的socket分派给subReactor，subReactor负责多路分离已连接的socket，读写网络数据。netty NIO的默认模式就是相当于这种Reactor结构去掉线程池的变种。bossGroup相当于mainReactor，workerGroup相当于subReactor。

最后，我们在main方法里面启动这个服务器就可以了。

下面，我们来测试下服务器，作者在控制台使用telnet来测试我们Print Server。命令如下：

windows下telnet功能默认没有开启，可以通过控制面板->程序和功能->打开或关闭Windows功能->Telnet客户端 勾选上并确定即可开启。

如果控制台的输入都是横线，可以通过ctrl+] 切换到人类可以理解的自然语言的控制台。

例如：我们通过sen命令发送：hello i am netty

服务器端输出如下：

是不是很简单。

好了，今天的介绍到这里就结束了，demo总是那么简单。下一期我们将深入介绍netty的原理。ps：最近我们厂给新员工布置了份入职前的mini项目，加上毕业前导师要求写几篇专利小论文，更新的可能有点慢了。