Day472.Netty 核心模块组件 -netty

Posted 2021-12-31 阿昌喜欢吃黄桃

Netty 核心模块组件

一、Bootstrap、ServerBootstrap

• Bootstrap 意思是引导，一个 Netty 应用通常由一个 Bootstrap 开始，主要作用是配置整个 Netty 程序，串联各个组件Netty 中 :

  • Bootstrap 类是客户端程序的启动引导类
  • ServerBootstrap 是服务端启动引导类

• 常见的方法

  • public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup)，该方法用于服务器端，用来设置两个 EventLoop
  • public B group(EventLoopGroup group) ，该方法用于客户端，用来设置一个 EventLoop
  • public B channel(Class<? extends C> channelClass)，该方法用来设置一个服务器端的通道实现
  • public < T > B option(ChannelOption option, T value)，用来给 ServerChannel 添加配置
  • public < T > ServerBootstrap childOption(ChannelOption childOption, T value)，用来给接收到的通道添加配置
  • public ServerBootstrap childHandler(ChannelHandler childHandler)，该方法用来设置业务处理类（自定义的handler）针对WorkerGroup（干活的类）
  • public ServerBootstrap handler(ChannelHandler handler)针对BoosGroup（专门负责接收客户端请求的类）
  • public ChannelFuture bind(int inetPort) ，该方法用于服务器端，用来设置占用的端口号
  • public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort) ，该方法用于客户端，用来连接服务器端

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二、Future、ChannelFuture

Netty 中所有的 IO 操作都是异步的，不能立刻得知消息是否被正确处理。

但是可以过一会等它执行完成或者直接注册一个监听，具体的实现就是通过 Future 和 ChannelFutures，他们可以注册一个监听，当操作执行成功或失败时监听会自动触发注册的监听事件

• 常见的方法
  • Channel channel()，返回当前正在进行 IO 操作的通道
  • ChannelFuture sync()，等待异步操作执行完毕

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三、Channel

• Netty 网络通信的组件，能够用于执行网络 I/O 操作。

• 通过 Channel 可获得当前网络连接的通道的状态

• 通过 Channel 可获得 网络连接的配置参数 （例如接收缓冲区大小）

• Channel 提供异步的网络 I/O 操作(如建立连接，读写，绑定端口)，异步调用意味着任何 I/O 调用都将立即返回，并且不保证在调用结束时所请求的 I/O 操作已完成

• 调用立即返回一个 ChannelFuture 实例，通过注册监听器到 ChannelFuture 上，可以 I/O 操作成功、失败或取消时回调通知调用方

• 支持关联 I/O 操作与对应的处理程序

• 不同协议、不同的阻塞类型的连接都有不同的 Channel 类型与之对应，常用的 Channel 类型:

  • NiosocketChannel，异步的客户端 TCP Socket 连接。
  • NioServerSocketChannel，异步的服务器端 TCP Socket 连接。
  • NioDatagramChannel，异步的 UDP 连接。
  • NioSctpChannel，异步的客户端 Sctp 连接。
  • NioSctpServerChannel，异步的 Sctp 服务器端连接，这些通道涵盖了 UDP 和 TCP 网络 IO 以及文件 IO。

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四、Selector

1. Netty 基于 Selector 对象实现 I/O 多路复用，通过 Selector 一个线程可以监听多个连接的 Channel 事件。
2. 当向一个 Selector 中注册 Channel 后，Selector 内部的机制就可以自动不断地查询(Select) 这些注册的Channel 是否有已就绪的 I/O 事件（例如可读，可写，网络连接完成等），这样程序就可以很简单地使用一个线程高效地管理多个 Channel

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五、ChannelHandler 及其实现类

1. ChannelHandler 是一个接口，处理 I/O 事件或拦截 I/O 操作，并将其转发到其 ChannelPipeline(业务处理链)中的下一个处理程序。
2. ChannelHandler 本身并没有提供很多方法，因为这个接口有许多的方法需要实现，方便使用期间，可以继承它的子类
3. ChannelHandler 及其实现类一览图
   

4. 我们经常需要自定义一个 Handler 类去继承 ChannelInboundHandlerAdapter

5. 然后通过重写相应方法实现业务逻辑，我们接下来看看一般都需要重写哪些方法

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六、Pipeline 和 ChannelPipeline

• ChannelPipeline 是一个重点：

  • ChannelPipeline 是一个 Handler 的集合

  • 它负责处理和拦截 inbound 或者 outbound 的事件和操作，相当于一个贯穿 Netty 的链。(也可以这样理解：

    ChannelPipeline 是 保存 ChannelHandler 的 List，用于处理或拦截Channel 的入站事件和出站操作)

  • ChannelPipeline 实现了一种高级形式的拦截过滤器模式，使用户可以完全控制事件的处理方式，以及 Channel中各个的 ChannelHandler 如何相互交互

  • 在 Netty 中每个 Channel 都有且仅有一个 ChannelPipeline 与之对应，它们的组成关系如下

• channel能拿到他对应的channelPipeline
• channelPipeline也可以获取到对应的channel
• channelPipeline中包含一个个的ChannelHandlerContext的双向链表
• 每个ChannelHandlerContext（保存 Channel 相关的所有上下文信息）里面包含对应具体的channelHandler

• 常用方法

  • ChannelPipeline addFirst(ChannelHandler… handlers)

    把一个业务处理类（handler）添加到链中的第一个位置

  • ChannelPipeline addLast(ChannelHandler… handlers)

    把一个业务处理类（handler）添加到链中的最后一个位置

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七、ChannelHandlerContext

• 保存 Channel 相关的所有上下文信息，同时关联一个 ChannelHandler 对象

• 即 ChannelHandlerContext 中 包 含 一 个 具 体 的 事 件 处 理 器 ChannelHandler ， 同 时ChannelHandlerContext 中也绑定了对应的 pipeline 和 Channel 的信息，方便对 ChannelHandler 进行调用.

• 常用方法

  

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八、ChannelOption

1. Netty 在创建 Channel 实例后,一般都需要设置 ChannelOption 参数。

2. ChannelOption 参数如下:

   

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九、EventLoopGroup 和其实现类 NioEventLoopGroup

1. EventLoopGroup 是一组 EventLoop（就是对应线程） 的抽象，Netty 为了更好的利用多核 CPU 资源，一般会有多个 EventLoop同时工作，每个 EventLoop 维护着一个 Selector 实例。

2. EventLoopGroup 提供 next 接口，可以从组里面按照一定规则获取其中一个 EventLoop 来处理任务。

3. 在 Netty服务器端编程中 ，我们一般 都 需 要 提 供 两 个 EventLoopGroup ， 例 如 ：

1. BossEventLoopGroup
2. WorkerEventLoopGroup

4. 通常一个服务端口即一个 ServerSocketChannel 对应一个 Selector 和一个 EventLoop 线程。

5. 服务端中，BossEventLoop 负责接收客户端的连接并将 SocketChannel 交给 WorkerEventLoopGroup 来进行 IO 处理，如下图所示：↓

• 常用方法：

  • public NioEventLoopGroup()，构造方法

  • public Future<?> shutdownGracefully()，断开连接，关闭线程

    

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十、 Unpooled 类

1. Netty 提供一个专门用来操作缓冲区(即 Netty 的数据容器)的工具类

2. 他内部维护了对应的readerIndex和writerIndex

3. 相比NIO的ByteBuffer，Netty 提供的ByteBuf不用考虑flip反转去操作读写

4. 常用方法如下所示

   

5. 举例说明 Unpooled 获取 Netty 的数据容器 ByteBuf 的基本使用

   

   1. 案例1

      public class NettyByteBuf01 
          public static void main(String[] args) 
              //创建一个 ByteBuf
              //说明
              //1. 创建 对象，该对象包含一个数组 arr , 是一个 byte[10]
              //2. 在 netty 的 buffer 中，不需要使用 flip 进行反转
              // 底层维护了 readerindex 和 writerIndex
              //3. 通过 readerindex 和 writerIndex 和 capacity， 将 buffer 分成三个区域
              // 0---readerindex 已经读取的区域
              // readerindex---writerIndex ， 可读的区域
              // writerIndex -- capacity, 可写的区域
              ByteBuf buffer = Unpooled.buffer(10);
              for(int i = 0; i < 10; i++) 
                  buffer.writeByte(i);
              
              System.out.println("capacity=" + buffer.capacity());//10
              //输出
              // for(int i = 0; i<buffer.capacity(); i++) 
              // System.out.println(buffer.getByte(i));
              // 
              for(int i = 0; i < buffer.capacity(); i++) 
                  System.out.println(buffer.readByte());
              
              System.out.println("执行完毕");
          
      
      

   2. 案例 2

      public class NettyByteBuf02 
          public static void main(String[] args) 
              //创建 ByteBuf
              ByteBuf byteBuf = Unpooled.copiedBuffer("hello,world!", Charset.forName("utf-8"));
              //使用相关的方法
              if(byteBuf.hasArray())  // true
                  byte[] content = byteBuf.array();
                  //将 content 转成字符串
                  System.out.println(new String(content, Charset.forName("utf-8")));
                  System.out.println("byteBuf=" + byteBuf);
                  System.out.println(byteBuf.arrayOffset()); // 0
                  System.out.println(byteBuf.readerIndex()); // 0
                  System.out.println(byteBuf.writerIndex()); // 12
                  System.out.println(byteBuf.capacity()); // 36
                  //System.out.println(byteBuf.readByte()); //
                  System.out.println(byteBuf.getByte(0)); // 104
                  int len = byteBuf.readableBytes(); //可读的字节数 12
                  System.out.println("len=" + len);
                  //使用 for 取出各个字节
                  for(int i = 0; i < len; i++) 
                      System.out.println((char) byteBuf.getByte(i));
                  
                  
                  //按照某个范围读取
                  System.out.println(byteBuf.getCharSequence(0, 4, Charset.forName("utf-8")));
                  System.out.println(byteBuf.getCharSequence(4, 6, Charset.forName("utf-8")));
              
          
      
      

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十一、Netty 应用实例-群聊系统

明天继续！！！