高性能NIO通信框架之Netty入门

Posted 2022-01-21 lovegrace

一、不选择Java原生NIO编程的原因
（1）NIO的类库和API复杂，使用麻烦，你需要熟练掌握Selector、ServerSocketChannel、SocketChannel、ByteBuffer等
（2）需要具备其他的额外技能做铺垫，例如熟悉Java多线程编程。这是因为NIO编程涉及到Reactor模式，你必须对多线程和网络编程非常熟悉，才能编写出高质量NIO程序。
（3）可靠性能力补齐，工作量和难度都非常大。例如客户端面临断链重连、网络闪断、半包读写、失败缓存、网络拥塞和异常码流的处理等问题，NIO编程的特点是功能开发相对容易，但是可靠性能力补齐的工作量和难度非常大。
（4）JDK NIO的BUG，例如臭名昭著的epoll bug，它会导致Selector空轮询，最终导致CPU 100%。官方声称在JDK 1.6 版本的update 18修复了该问题，但是直到JDK 1.7版本该问题仍旧存在，只不过该BUG发生概率降低了一些而已，它并没有得到根本性解决。

二、Netty 优点
（1）API使用简单，开发门槛低
（2）功能强大，预置了多种编解码功能，支持多种主流协议
（3）定制能力强，可以通过ChannelHandler 对通信框架进行灵活地扩展
（4）性能高，通过与其他业界主流的NIO框架对比，Netty的综合性能最优
（5）成熟、稳定，Netty修复了已经发现的所有JDK NIO BUG，业务开发人员不需要再为NIO的BUG而烦恼
（6）社区活跃，版本迭代周期短，发现的BUG可以被及时修复，同时，更多的新功能会加入
（7）经历了大规模的商业应用考验，质量得到验证。Netty 在互联网、大数据、网络游戏、企业应用、电信软件的 众多行业已经得到了成功商业，证明它已经完全能够满足不同行业的商业应用了

三、Netty服务端Demo

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;

/**
 * Netty 时间服务器服务端TimeServer
 */
public class TimeServer 
    public void bind(int port) 
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try 
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024).childHandler(new ChildChannelHandler());
            //绑定端口，同步等待成功
            ChannelFuture f = b.bind(port).sync();
            //等待服务端监听端口关闭
            f.channel().closeFuture().sync();
         catch (Exception e) 
            e.printStackTrace();
         finally 
            //优雅退出，释放线程池资源
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        
    

    private class ChildChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel> 

        @Override
        protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception 
            socketChannel.pipeline().addLast(new TimeServerHandler());
        
    

    public static void main(String[] args) 
        int port = 8080;
        new TimeServer().bind(port);
    





import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerAdapter;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;

import java.util.Date;


public class TimeServerHandler extends ChannelHandlerAdapter

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception 
        ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
        byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
        buf.readBytes(req);
        String body = new String(req,"UTF-8");
        System.out.println("The time server receive order : "+body);
        String currentTime = "QUERY TIME ORDER".equalsIgnoreCase(body)?new Date(System.currentTimeMillis()).toString():"BAD ORDER";
        ByteBuf resp = Unpooled.copiedBuffer(currentTime.getBytes());
        ctx.write(resp);
    

    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception 
        ctx.flush();
    

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

四、Netty的客户端Demo

import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
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.NioSocketChannel;

/**
 * Created by ThinkPad on 2019/6/17.
 */
public class TimeClient 
    public void connect(int port,String host) 
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        try 
            Bootstrap b = new Bootstrap();
            b.group(group).channel(NioSocketChannel.class).option(ChannelOption.TCP_NODELAY,true).handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() 
                @Override
                protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception 
                    socketChannel.pipeline().addLast(new TimeClientHandler());
                
            );
            //发起异步连接操作
            ChannelFuture f = b.connect(host,port).sync();
            //等待客户端连接操作
            f.channel().closeFuture().sync();
        catch (Exception e) 
            e.printStackTrace();
        finally 
            //优雅退出，释放NIO线程组
            group.shutdownGracefully();
        
    

    public static void main(String[] args) 
        int port = 8080;
        new TimeClient().connect(port,"127.0.0.1");
    






import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerAdapter;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;

/**
 * Created by ThinkPad on 2019/6/17.
 */
public class TimeClientHandler extends ChannelHandlerAdapter
    private final ByteBuf firstMessage;

    public TimeClientHandler() 
        byte[] req = "QUERY TIME ORDER".getBytes();
        firstMessage = Unpooled.buffer(req.length);
        firstMessage.writeBytes(req);
    

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception 
        ctx.writeAndFlush(firstMessage);
    

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception 
        ByteBuf buf = (ByteBuf)msg;
        byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
        buf.readBytes(req);
        String body = new String(req,"UTF-8");
        System.out.println("Now is : "+body);
    

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

 

五、测试运行结果

先运行Netty 服务端，然后在运行Netty 客户端

运行结果如下：