一、BIO、NIO、AIO
学习 Netty 需要了解 BIO、NIO、AIO，具体可参考
Java网络编程IO模型 --- BIO、NIO、AIO详解
二、什么是 Netty？
官网介绍
Netty is an asynchronous event-driven network application frameworkfor rapid development of maintainable high performance protocol servers & clients.
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协议服务器和客户端。
Netty 是一个 NIO 客户端服务器框架，可以快速轻松地开发协议服务器和客户端等网络应用程序。它极大地简化和流线了网络编程，例如 TCP 和 UDP 套接字服务器。
“快速和简单”并不意味着生成的应用程序会受到可维护性或性能问题的影响。Netty 是经过精心设计的，它借鉴了许多协议（如 FTP、SMTP、HTTP 以及各种基于二进制和基于文本的遗留协议）的实现经验。因此，Netty 成功地找到了一种方法，可以在不妥协的情况下实现易于开发、性能、稳定性和灵活性。
三、为什么学习 Netty？
Netty 在 NIO 的基础上进行了封装，比 NIO 强大，Netty 使用很广泛，用的企业多，所以需要去学习，Netty 支持高并发，在高并发的情况下具有良好的吞吐量，是网络通讯的首选框架
四、原生 NIO 存在的问题
NIO 的类库和 API 繁杂，使用麻烦，需要熟练掌握 Selector、ServerSocketChannel、SocketChannel、ByteBuffer 等
需要具备其他额外技能，要熟悉 Java 多线程编程，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，才能编写出高质量的 NIO 程序
开发工作量和难度都非常大，例如客户端面临断连重连、网络闪断、半包读写，失败缓存、网络拥塞和异常流的处理等
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 CPU100%，直到 JDK1.7 版本该问题仍旧存在，没有被根本解决
五、Netty 有什么好处
Netty 对 JDK 自带的 NIO 的 API 进行了封装，解决了上述问题
设计优雅，适用于各种传输类型的统一 API 阻塞和非阻塞 Socket，基于灵活且可扩展的事件模型，可以清晰地分离关注点，高度可定制的线程模型 - 单线程，一个或多个线程池
使用方便，详细记录的 JavaDoc，用户指南和示例，没有其它依赖项，JDK5（Netty3.x）或 6（Netty4.x）就可以
安全，完整的 SSL/TLS 和 StartTLS 支持
社区活跃，不断更新；版本迭代周期短，发现的 Bug 可以被及时修复，同时，更多的新功能会被加入
更高的吞吐量，更低的延迟
更少的资源消耗
最小化不必要的内存拷贝
Netty 模型图
六、那些领域用到了 Netty
Netty 在互联网领域、大数据分布式计算领域、游戏行业、通信行业等获得了广泛的应用，一些业界著名的开源组件也基于 Netty 的 NIO 框架构建 (文章尾有详细介绍)。 2.Netty 的特点 高并发 Netty 是一款基于 NIO（Nonblocking IO，非阻塞 IO）开发的网络通信框架，对比于 BIO（Blocking IO，阻塞 IO），他的并发性能得到了很大提高 。
七、Netty 模型
♨️简单版本
工作原理示意图-简单版
Netty 主要基于主从 Reactor 多线程模型，做了一定的改进，其中主从 Reactor 多线程有多个 Reactor
对上图说明
BoosGroup 线程维护 Selector，只关注 Accept
当接受到 Accept 事件，获取到对应的 SocketChannel，封装成 NIOSocketChannel 并注册到 Worker 线程（事件循环），并进行维护
当 Worker 线程监听到 selector 中通道发生自己感兴趣的事件后，就进行处理（就由 Handler），注意 handler 已经加入通道。
♨️进阶版本
Netty 主要基于主从 Reactor 多线程模型，做了一定的改进，其中主从 Reactor 多线程模型有多个 Reactor
♨️详细版本
对上图的说明
Netty 抽象出两组线程池， BossGroup 专门负责客户端的连接，WorkerGroup 专门负责网络的读写
BossGroup 和 WorkerGroup 类型都是 NIOEventLoopGroup
NIOEventLoopGroup 相当于**一个事件循环组，**这个组中有多个事件循环，每一个事件循环是 NIOEventLoop
NIOEventLoop 表示一个不断循环的执行处理任务的线程，每个 NIOEventLoop 都有一个 Selector，用于监听绑定在其上的 Socket 网络通讯
NIOEventLoopGroup 可以有多个线程，即可以含有多个 NIOEventLoop
每个 Boss NIOEventLoop 循环执行的步骤有 3 步
轮询 accept 事件
处理 accept 事件，与 client 建立连接，生成 NIoSocketChannel，并将其注册到某个 Worker NIOEventLoop 上的 selector
处理任务队列的任务，即 runAllTasks
每个 Worker NIOEventLoop 循环执行的步骤
轮询 read，write 事件
处理 i/o 事件，在对应的 NIOSocketChannel 处理
处理任务队列的任务，即 runAllTasks
每个 Worker NIoEventLoop 处理业务时，会使用 pipeline（管道）pipeline 中包含了 channel，即通过了 pipelien 可以获取到对应通道，管道中维护了很多的处理器
八、Netty 入门案例 --- TCP 服务
✅ 需求说明
Netty 服务器在 6666 端口监听，客户端发送消息给服务器 “Hello，服务器”
服务器可以回复消息给客户端 “hello 客户端”
✅ 效果图
✅ 核心源码
NettyServer
服务器，监听 6666 端口
package com.wanshi.netty.simple;
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;import io.netty.channel.*;import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;import io.netty.channel.socket.SocketChannel;import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
public class NettyServer {
public static void main(String[] args) throws Exception { // 创建BossGroup 和 WorkerGroup //说明 //1.创建2个线程组，分别是boosGroup和workerGroup //2.boosGroup只是处理连接请求，真正的与客户端业务处理，会交给workerGroup完成 //3.两个都是无限循环 //4. boosGroup 和 workerGroup 含有的子线程（NioEventLoop）的个数 // 默认实际 CPU核数*2 EventLoopGroup boosGroup = new NioEventLoopGroup(); EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try { //创建服务器端的启动的对象，配置参数 ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
//使用链式编程来进行设置 bootstrap.group(boosGroup, workerGroup) // 设置两个线程组 .channel(NioServerSocketChannel.class) //使用NioServerSocketChannel作为服务器的通道实现 .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128) // 设置线程队列等待连接个数 .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true) // 设置保持活动连接状态 .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { // 创建一个通道初始化对象（匿名对象） //给pipeline 设置处理器 @Override protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception { //可以使用一个集合管理SocketChannel，再推送消息时，可以将业务加入到各个channel对应的NioEventLoop的taskQueue //或者 scheduleTaskQueue System.out.println("客户 SocketChannel：" + socketChannel.hashCode()); socketChannel.pipeline().addLast(new NettyServerHandler()); } }); //给我们的workerGroup的某一个EventLoop的对应的管道设置处理器
System.out.println("服务器 is ready...");
//绑定一个端口并且同步，生成了一个ChannelFuture对象 //启动服务器并绑定端口 ChannelFuture channelFuture = bootstrap.bind(6668).sync(); channelFuture.addListener(new ChannelFutureListener() { @Override public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception { if (channelFuture.isSuccess()) { System.out.println("监听端口 6668 成功"); } else { System.out.println("监听端口 6668 失败");
} } }); //对关闭通道进行监听 channelFuture.channel().closeFuture().sync(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { //优雅关闭 boosGroup.shutdownGracefully(); workerGroup.shutdownGracefully(); }
}}
复制代码
NettyServerHandler
服务器处理器，处理客户端发送的消息并输出到控制台，并向服务端发送消息
package com.wanshi.netty.simple;
import io.netty.buffer.ByteBuf;import io.netty.buffer.Unpooled;import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;import io.netty.util.CharsetUtil;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/** * 自定义一个Handler，需要继承netty规定好的某个HandlerAdapter * 这时我们自定义的handler才能称为一个handler */public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
//读取数据事件（这里我们可以读取客户端发送的消息）
/** * 1.ChannelHandlerContext ctx： 上下文对象，含有 管道pipeline，通道channel，地址 * 2.Object msg：就是客户端发送的数据，默认Object * @param ctx * @param msg * @throws Exception */ @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { System.out.println("server ctx =" + ctx); //将 msg 转成一个ByteBuf// ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;// System.out.println("客户端发送消息是：" + buf.toString(CharsetUtil.UTF_8));// System.out.println("客户端地址：" + ctx.channel().remoteAddress());
//自定义普通任务队列，将耗时长的任务加入队列，定义到NioEventLoop --> taskQueue ctx.channel().eventLoop().execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { Thread.currentThread().sleep(10 * 1000); ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello，客户端：喵2~", CharsetUtil.UTF_8)); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } });
ctx.channel().eventLoop().execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { Thread.currentThread().sleep(20 * 1000); ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello，客户端：喵3~", CharsetUtil.UTF_8)); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } });
//用户自定义定时任务 --》 该任务是提交到 scheduleQueue中 ctx.channel().eventLoop().schedule(new Runnable() { @Override public void run() { try { Thread.currentThread().sleep(5 * 1000); ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello，客户端：喵4~", CharsetUtil.UTF_8)); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }, 5, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("go ~"); }
/** * 数据读取完毕 * @param ctx * @throws Exception */ @Override public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { //writeAndFlush 是 write+flush //将数据写入到缓存，并刷新 //一般讲，需要对发送的数据进行编码 ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello，客户端：喵1~", CharsetUtil.UTF_8)); }
//处理异常，一般是需要关闭通道 @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { ctx.close(); }}
复制代码
NettyClient
客户端，用于连接服务器
package com.wanshi.netty.simple;
import io.netty.bootstrap.Bootstrap;import io.netty.channel.ChannelFuture;import io.netty.channel.ChannelInitializer;import io.netty.channel.EventLoopGroup;import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;import io.netty.channel.socket.SocketChannel;import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
public class NettyClient {
public static void main(String[] args) throws Exception { //客户端需要一个事件循环组 EventLoopGroup eventExecutors = new NioEventLoopGroup(); try { //创建一个客户端启动对象 //客户端使用的不是ServerGroup 而是Bootstrap Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
//设置相关参数 bootstrap.group(eventExecutors) //设置线程组 .channel(NioSocketChannel.class) //设置客户端通道的实现类（反射） .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { @Override protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception { socketChannel.pipeline().addLast(new NettyClientHandler()); //加入自己的处理器 } });
System.out.println("客户端 is ok...");
//启动客户端去连接服务器端， netty异步模型ChannelFuture ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect("127.0.0.1", 6668).sync(); //给关闭通道进行监听 channelFuture.channel().closeFuture().sync(); } finally { //优雅关闭线程池 eventExecutors.shutdownGracefully(); }
}}
复制代码
NettyClientHandler
客户端处理器，处理服务器发送的消息输出到控制台，并向服务器发送消息
package com.wanshi.netty.simple;
import io.netty.buffer.ByteBuf;import io.netty.buffer.Unpooled;import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;import io.netty.util.CharsetUtil;
public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
/** * 当通道就绪就会触发该方法 * @param ctx * @throws Exception */ @Override public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { System.out.println("client " + ctx); ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello，服务端Server：喵~", CharsetUtil.UTF_8)); }
/** * 当通道有读取事件时，会触发 * @param ctx * @param msg * @throws Exception */ @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { //将msg转成buf ByteBuf buf = (ByteBuf) msg; System.out.println("服务器回复的消息：" + buf.toString(CharsetUtil.UTF_8)); System.out.println("服务器的地址：" + ctx.channel().remoteAddress()); }
// 当通道发生异常时执行此方法 @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { cause.printStackTrace(); ctx.close(); }}
复制代码
往期精彩热文回顾
🚀 如何免费使用阿里云服务器？【一篇文章教会你，真香】如何使用Git SVN工具 -- TortoiseGit（小乌龟）将本地项目上传至GitEE？【超详细教程】🚀 前后端分离系列 -- SpringBoot + Spring Security + Vue 实现用户认证 SpringSecurity如此简单🚀 Postman测试工具调试接口详细教程【向后端发送Json数据并接收返回的Json结果】🚀 Java面向对象 --- 吃货联盟订餐系统（完整版）<br>
⛲小结
以上就是【Bug 终结者】对 Netty 入门简单的理解，小编认为 Java 中支持三种网络编程 IO 模型，BIO、NIO、AIO，Netty 对 NIO 又做了一层封装，本文我们已大致了解 Netty 到底是什么，Netty 入门案例还需多敲，多练，方可掌握，通过本文能加固你对 Netty 的理解
如果这篇【文章】有帮助到你，希望可以给【Bug 终结者】点个赞👍，创作不易，如果有对【后端技术】、【前端领域】感兴趣的小可爱，也欢迎关注❤️❤️❤️ 【Bug 终结者】❤️❤️❤️，我将会给你带来巨大的【收获与惊喜】💝💝💝！
评论