一、Netty4教程
Netty4是一款使用Java语言基于NIO框架构建的高性能异步网络通信框架，它提供了一种新的方式在Java平台上开发可扩展的、模块化的、高性能的、可维护的TCP/IP服务器和客户端。Netty4的特点是高性能、高清晰度，易于使用和灵活性。
在Netty4的教程中，我们可以学习如何使用Netty4来编写TCP/IP服务器、客户端和代码示例，如下所示：
public class NettyServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1.创建EventLoopGroup对象，是一个线程池，实际数量可以根据业务需求调整
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
//2.创建ServerBootstrap对象，是启动服务的工具类
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
b.group(bossGroup, workGroup)
//3.设置TCP协议的Channel，NioServerSocketChannel是对java.nio.*包的封装
.channel(NioServerSocketChannel.class)
//4.设置对client连接的数据处理逻辑PipeLine
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ch.pipeline().addLast(new NettyServerHandler());
}
})
//5.设置TCP连接参数，SO_BACKLOG是指处于同一时刻待处理的连接队列的最大长度，超出的新连接会被拒绝，jvm会抛出ConnectionRefusedException
.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 100)
//6.设置缓冲区大小，通常可以不设置，会根据操作系统自适应，如果出现流量控制异常，可以考虑增加缓冲区大小
.option(ChannelOption.SO_SNDBUF, 65535)
.option(ChannelOption.SO_RCVBUF, 65535)
//7.设置心跳检测机制以及关闭保护机制，保证TCP的正常关闭，防止TCP连接个数增长到JVM的最大值时出现宕机和内存耗尽等问题
.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
.childOption(ChannelOption.TCP_NODELAY, true);
// Bind and start to accept incoming connections.
//8.绑定端口
ChannelFuture f = b.bind(PORT).sync();
//9.监听channel关闭事件并执行shutdownGracefully关闭服务器和事件处理组
f.channel().closeFuture().sync();
} finally {
bossGroup.shutdownGracefully();
workGroup.shutdownGracefully();
}
}
}
二、Netty4 Client Pool
在我们使用Netty4来编写客户端时，为了保证程序的高效性，需要使用连接池来减少重新建立连接带来的开销，使用连接池来管理大量的连接可以提高程序的并发量和性能。
下面是使用Apache Commons Pool结合Netty4实现连接池的代码示例：
public class NettyClientFactory extends BasePooledObjectFactory<NettyClient> {
private String ip;
private int port;
public NettyClientFactory(String ip, int port) {
this.ip = ip;
this.port = port;
}
@Override
public NettyClient create() throws Exception {
Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
bootstrap.group(new NioEventLoopGroup());
bootstrap.channel(NioSocketChannel.class);
bootstrap.option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);
//设置重连机制
bootstrap.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel channel) throws Exception {
channel.pipeline().addLast(new NettyClientHandler());
channel.pipeline().addLast(new IdleStateHandler(0, 5, 0, TimeUnit.SECONDS));
}
});
ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect(ip, port);
channelFuture.awaitUninterruptibly();
if (channelFuture != null && channelFuture.isSuccess()) {
return new NettyClient(channelFuture.channel());
}
return null;
}
@Override
public PooledObject<NettyClient> wrap(NettyClient nettyClient) {
return new DefaultPooledObject<>(nettyClient);
}
}
三、Netty4源码
深入探究Netty4源码可以大幅度提高我们对Netty4的理解和认识，方便我们更好的使用和维护Netty4。
Netty4的主要源码结构如下：
+- common -- 通用的代码 +- buffer -- 字节缓存相关的代码，包括ByteBuf的实现、池化等 +- codec -- 编码和解码相关的代码 +- channel -- 整体框架代码，包括Channel和EventLoop的实现 +- handler -- 处理器相关的代码 +- transport -- 传输相关的代码，包括网络传输和本地传输 +- resolver -- 解析器相关的代码 +- resolver-dns -- DNS解析器相关的代码
其中，参考使用ChannelInboundHandlerAdapter实现简单的数据读取处理，如下代码所示：
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(NettyServerHandler.class);
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
byte[] data = new byte[buf.readableBytes()];
buf.readBytes(data);
String request = new String(data, "UTF-8");
log.info("Server received message: {}", request);
ByteBuf resp = Unpooled.copiedBuffer("Hello, I'm server!", CharsetUtil.UTF_8);
ctx.write(resp);
ctx.flush();
}
@Override
public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
ctx.flush();
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
log.error("Exception caught: {}", cause.getMessage());
ctx.close();
}
}
四、Netty4 TCP开发
使用Netty的TCP开发，可以让我们非常轻松、高效、安全地实现TCP协议方面的开发工作。
下面是一个基于Netty4实现的TCP客户端代码示例：
public class NettyTcpClient {
static final String HOST = System.getProperty("host", "127.0.0.1");
static final int PORT = Integer.parseInt(System.getProperty("port", "8080"));
public static void main(String[] args) throws Exception {
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup(1);
try {
Bootstrap b = new Bootstrap();
b.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ch.pipeline().addLast(new NettyClientHandler());
}
});
ChannelFuture f = b.connect(HOST, PORT).sync();
f.channel().closeFuture().sync();
} finally {
group.shutdownGracefully();
}
}
}
五、Netty4核心原理
从底层分析Netty4的核心原理可以更好地帮助我们理解和使用Netty4。
Netty4的核心原理是基于NIO的异步网络通信，NIO通过Selector机制在一组Channel中逐个轮询事件，只有一个线程能够轮询并处理多个Channel，因此Netty4是通过NioEventLoop来负责I/O处理事件。
下面是NioEventLoop的源码片段：
public void run() {
while (!Thread.interrupted()) {
try {
// 通过selector来取到Channel
int numReady = selectStrategy.calculateStrategy(selectNowSupplier, hasTasks());
// ...
// 通过selector方式来获取I/O事件
processSelectedKeys();
// 处理Channel上的所有I/O任务和定时任务
runAllTasks();
// ...
} catch (Throwable t) {
// ...
}
}
// ...
}
六、Netty4和5有什么区别
Netty5相比于Netty4在某些方面进行了较大的改变，比如在编解码器方面进行不同程度的优化、异步API使用更加灵活等。
下面是Netty4和Netty5对比的一些区别：
1、Netty4采用EventLoop和EventExecutor分离的设计思路，而Netty5采用异步的ActiveObject计算模型； 2、Netty5新增了一些基于HTTP/2协议的组件； 3、Netty5提供了更加灵活的异步API机制，可以更精细地控制异步事件的执行逻辑； 4、Netty5的通信协议栈进行了重新设计，比如在编解码器方面进行了不同程度的优化； 5、Netty5底层的异步事件处理引擎也进行了改进，更加适配不同场景的使用；
结语
Netty4是一个功能强大、易于使用、高性能的异步网络编程框架，它提供了丰富的网络协议支持和超高的吞吐量，是目前业界最为流行的异步网络编程框架之一。通过对Netty4的全方位解析，更加深入地理解Netty4的使用、原理和优势。
