Netty学习

一、Netty有必要学吗

Netty是一个基于NIO的客户端/服务端框架，用于开发网络应用程序。相对于传统的Java I/O，Netty提供了更好的性能、更好的可维护性和更好的可扩展性。学习Netty可以让我们更加深入地理解网络编程，还能够在工作中运用到这个高性能的框架。

与其他的网络编程框架相比，Netty在处理高并发、高吞吐量以及低延迟等方面有很大的优势。如果我们需要开发高性能的网络应用，并且在实际应用中跑得更快、更稳定，那么学习Netty就是非常有必要的。

最后，在如今互联网高速发展的背景下，网络安全一直是人们关注的焦点。Netty提供了基于SSL的安全传输，可以保证数据在传输过程中的安全性。所以，即使我们不经常开发网络应用程序，学习Netty也有一定的必要性。

二、Netty客户端维护多个连接

在实际应用中，我们可能需要维护多个网络连接，例如连接多个服务器进行数据交互。当使用传统Java I/O时，每个网络连接都需要一个线程来处理，如果连接数非常多，那么就会出现线程数过多的问题，导致系统崩溃。但是在Netty中，我们可以使用连接池技术来解决这个问题，从而提高应用程序的性能和可靠性。

（一）连接池实现方式举例

public class NettyConnectionPool {
　 private static final String HOST = "127.0.0.1";
　 private static final int PORT = 8080;
　　
　 private static EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
　 private static Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
　 private static final int MAX_POOL_SIZE = 10;
　 private static final Queue<Channel> pool = new ConcurrentLinkedQueue<Channel>();
　　
　 // 初始化连接池
　 static {
　      bootstrap.group(group);
　　　　bootstrap.channel(NioSocketChannel.class);
　　　　bootstrap.option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true);
　　　　bootstrap.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
　　　　　　@Override
　　　　　　public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
　　　　　　　　ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
　　　　　　　　pipeline.addLast(new NettyClientHandler());
　　　　　　}
　　　　});
　　　　while (pool.size() < MAX_POOL_SIZE) {
　　　　　　　pool.add(bootstrap.connect(HOST, PORT).channel());
　　　　 }
　 }
　　
　 // 获取连接
　 public static Channel getConnection() {
　　　　if (pool.isEmpty()) {
　　　　　　　return null;
　　　　} else {
　　　　　　　return pool.poll();
　　　　}
　 }
　　
　 // 释放连接
　 public static void releaseConnection(Channel channel) {
　　　　if (channel != null && pool.size() < MAX_POOL_SIZE) {
　　　　　　　pool.add(channel);
　　　　} else {
　　　　　　　channel.close();
　　　　}
　 }
}

（二）连接池使用方式

使用连接池技术，我们可以更好地管理网络连接，提高应用程序的性能和可靠性。

public class NettyClient {
　 private static final int MAX_RETRY = 3;
　　
　 // 启动连接
　 public static void start() {
　    Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
　    EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
　    bootstrap.group(group);
　    bootstrap.channel(NioSocketChannel.class);
　    bootstrap.option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);
　    bootstrap.option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true);
　    bootstrap.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
　        @Override
　        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
　            ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
　            pipeline.addLast(new LengthFieldBasedFrameDecoder(Integer.MAX_VALUE, 0, 4, 0, 4));
　            pipeline.addLast(new LengthFieldPrepender(4));
　            pipeline.addLast(new StringDecoder(CharsetUtil.UTF_8));
　            pipeline.addLast(new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));
　            pipeline.addLast(new NettyClientHandler());
　　　　    }
　    });
　    ChannelFuture future = connect(bootstrap, "127.0.0.1", 8080, MAX_RETRY);
　    future.addListener(new ChannelFutureListener() {
　        @Override
　　    public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
　　　　    if (future.isSuccess()) {
　　　　　　    Channel channel = future.channel();
　　　　　　    NettyConnectionPool.releaseConnection(channel);
　　　　    } else {
　　　　　　    System.out.println("连接失败！");
　　　　    }
　　　}
　});
　}
　　
　 // 连接或重连服务器
　 private static ChannelFuture connect(Bootstrap bootstrap, String host, int port, int retry) {
　    return bootstrap.connect(host, port).addListener(new ChannelFutureListener() {
　        @Override
　        public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
　            if (future.isSuccess()) {
　                System.out.println("连接成功！");
　            } else if (retry == 0) {
　                System.out.println("重试次数已用完，放弃连接！");
　            } else {
　                int order = (MAX_RETRY - retry) + 1;
　                int delay = 1 << order;
　                System.out.println(new Date() + ": 连接失败，第" + order + "次重连……");
　                bootstrap.config().group().schedule(() ->
　                        connect(bootstrap, host, port, retry - 1), delay, TimeUnit.SECONDS);
　            }
　        }
　    });
　}
}

三、Netty的对象池技术

Netty的对象池技术是指在应用程序中，为了防止频繁地创建对象而引入的一种技术方案。由于频繁创建对象会导致申请和销毁内存空间的开销，从而影响应用程序的性能。因此，使用对象池技术可以大大地提高应用程序的性能。

（一）对象池实现方式举例

public class NettyObjectPool {
　 private static final int DEFAULT_POOL_SIZE = 10;
　 private final int maxPoolSize;
　 private final PoolObjectFactory factory;
　 private final Deque pool;
　　
　 // 实现 PoolObjectFactory 接口
　 public interface PoolObjectFactory<T> {
　　　　T createObject();
　    void destroyObject(T obj);
　 }
　　
　 // 初始化对象池
　 public NettyObjectPool(PoolObjectFactory factory) {
　    this(DEFAULT_POOL_SIZE, factory);
　 }
　　
　 public NettyObjectPool(int maxPoolSize, PoolObjectFactory factory) {
　    this.maxPoolSize = maxPoolSize;
　    this.factory = factory;
　    this.pool = new ConcurrentLinkedDeque();
　　　　for (int i = 0; i < maxPoolSize; i++) {
　　　　　　pool.add(factory.createObject());
　　　　}
　 }
　　
　 // 获取对象
　 public Object borrowObject() {
　　　　if (pool.isEmpty()) {
　　　　　　　return null;
　　　　} else {
　　　　　　　return pool.pop();
　　　　}
　 }
　　
　 // 归还对象
　 public void returnObject(Object obj) {
　　　　if (pool.size() >= maxPoolSize) {
　　　　　　　factory.destroyObject(obj);
　　　　} else {
　　　　　　　pool.add(obj);
　　　　}
　 }
}

（二）对象池使用方式

使用对象池技术，我们可以更好地管理内存，减少内存分配和销毁的开销，提高应用程序的性能。

public class NettyClient {
　 private static final NettyObjectPool<NettyClientHandler> handlerPool =
　　　　new NettyObjectPool(MAX_POOL_SIZE, new NettyObjectPool.PoolObjectFactory<NettyClientHandler>() {
　　　　　　@Override
　　　　　　public NettyClientHandler createObject() {
　　　　　　　　return new NettyClientHandler();
　　　　　　}
　　　　　　@Override
　　　　　　public void destroyObject(NettyClientHandler handler) {
　　　　　　　　handler = null;
　　　　　　}
　　　　});
　　
　 // 启动连接
　 public static void start() {
　    Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
　    EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
　    bootstrap.group(group);
　    bootstrap.channel(NioSocketChannel.class);
　    bootstrap.option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);
　    bootstrap.option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true);
　    bootstrap.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
　         @Override
　         protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
　            ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
　            pipeline.addLast(new LengthFieldBasedFrameDecoder(Integer.MAX_VALUE, 0, 4, 0, 4));
　            pipeline.addLast(new LengthFieldPrepender(4));
　            pipeline.addLast(new StringDecoder(CharsetUtil.UTF_8));
　            pipeline.addLast(new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));
　　　　　　NettyClientHandler handler = handlerPool.borrowObject();
　　　　　　pipeline.addLast(handler);
　　　　　　channel.attr(AttributeKey.valueOf("handler")).set(handler); // 将handler保存到channel的属性中
　        }
　    });
　    ChannelFuture future = connect(bootstrap, "127.0.0.1", 8080, MAX_RETRY);
　    future.addListener(new ChannelFutureListener() {
　        @Override
　        public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
　            if (future.isSuccess()) {
　                System.out.println("连接成功！");
　                Channel channel = future.channel();
　                NettyClientHandler handler = (NettyClientHandler) channel.pipeline().last();
　                handlerPool.returnObject(handler); // 将handler对象归还给对象池
　            } else {
　                System.out.println("连接失败！");
　            }
　        }
　    });
　}
}