第三章 Netty入门应用

3.1 Netty开发环境的搭建

　　3.1.1 下载Netty的软件包

　　3.1.2 搭建Netty应用工程

3.2 Netty服务端开发

3.3 Netty客户端开发

3.4 运行和调试

　　3.4.1 服务端和客户端的运行

　　3.4.2 打包和部署

3.5 总结

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　　　　3.1 Netty开发环境的搭建

　　　　　　3.1.1 下载Netty的软件包

　　　　 <!-- netty -->
        <dependency>
            <groupId>io.netty</groupId>
            <artifactId>netty-all</artifactId>
            <version>5.0.0.Alpha2</version>
        </dependency>

　　　　　　3.1.2 搭建Netty应用工程

　　　　3.2 Netty服务端开发

　　　　　　回顾使用JDK的NIO类库进行服务端开发的步骤：

　　　　　　① 创建ServerSocketChannel，配置它为非阻塞模式；

　　　　　　② 绑定监听，配置TCP参数，例如backlog大小；

　　　　　　③ 创建一个独立的I/O线程，用于轮询多路复用器Selector；

　　　　　　④ 创建Selector，将之前创建的ServerSocketChannel注册到Selector上，监听SelectionKey.ACCEPT;

　　　　　　⑤ 启动I/O线程，喜爱循环体中执行Selector.select()方法，轮询就绪的Channel；

　　　　　　⑥ 当轮询到了处于就绪状态的Channel时，需要对其进行判断，如果是OP_ACCEPT状态，说明是新的客户端接入，则调用ServerSocketChannel.accept()方法接受新的客户端；

　　　　　　⑦ 设置新接入的客户端链路SocketChannel为非阻塞模式，配置其他的一些TCP参数；

　　　　　　⑧ 将SocketChannel注册到Selector，监听OP_READ操作位；

　　　　　　⑨ 如果轮询的Channel为OP_READ，则说明SocketChannel中有新的就绪的数据包需要读取，则构造ByteBuffer对象，读取数据包。

　　　　　　⑩ 如果轮询的Channel为OP_WRITE，则说明还有数据没有发送完成，需要继续发送。

　　　　　　使用Netty进行服务端的开发：

　　　　　　　　Class ： TimeServer

package com.phei.netty.chap3;

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;

import org.springframework.util.StringUtils;

public class TimeServer {

    public void bind(int port) throws Exception{
//        配置服务端的NIO线程组
//        创建两个NioEventLoopGroup实例。
//        NioEventLoopGroup是个线程组，包含了一组NIO线程，专门用于网络事件的处理，实际上它们就是Reactor线程组。
//        一个用于服务端接收客户端的连接，一个用于进行SocketChannel的网络读写。
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try{
//            创建ServerBootstrap对象，是Netty用于启动NIO服务端的辅助启动类，目的是降低服务端的开发复杂度。
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
//            ServerBootstrap的group方法将两个NIO线程组当作入参传递到ServerBootstrap中。、
//            channel方法设置创建的Channel为NioServerSocketChannel，功能对应于JDK NIO类库中的ServerSocketChannel类。
//            option方法配置NioServerSocketChannel的TCP参数，此处将它的backlog设置为1024。
//            childHandler方法绑定I/O事件的处理类ChildChannelHandler，它的作用类似于Reactor模式中的Handler类，
//　　　　　　　主要用于处理网络I/P事件，例如记录日志、对消息进行编解码等。
            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
//            服务端启动辅助类配置完成之后，调用bind方法绑定监听端口。
//            同步阻塞方法sync等待绑定操作完成，并返回一个ChannelFuture。
//            ChannelFuture功能类似于JDK的java.util.concurrent.Future，主要用于异步操作的通知回调。
            ChannelFuture f = b.bind(port).sync();
//            等待服务端监听端口关闭
//            进行阻塞，等待服务端链路关闭之后main函数才退出。
            f.channel().closeFuture().sync();
        }finally{
//            优雅退出，释放线程资源
//            调用NIO线程组的shutdownGraceFully进行优雅退出，它会释放跟shutdownGracefully相关联的资源
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
    private class ChildChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel> {

        @Override
        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
            ch.pipeline().addLast(new TimeServerHandler());
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        int port = 8080;
        if(null != args && args.length > 0){
            try{
                port = Integer.valueOf(args[0]);
            }catch(NumberFormatException e){
                // 采用默认值
            }
        }
        new TimeServer().bind(port);
    }
}

　　　　　　　　Class ： TimeServerHandler

package com.phei.netty.chap3;

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

import java.util.Date;

//用于对网络事件进行读写操作
public class TimeServerHandler extends ChannelHandlerAdapter {

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg)
            throws Exception {
//        ByteBuf类似与java.nio.ByteBuffer对象。
        ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
//        readableBytes方法可以获取缓冲区可读的字节数
        byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
//        readBytes方法将缓冲区中的字节数组赋值到新的byte数组中。
        buf.readBytes(req);
//        获取请求消息
        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());
//        通过ChannelHandlerContext的write方法异步发送应答消息给客户端
        ctx.write(resp);
    }
    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
//        将消息发送队列中的消息写入到SocketChannel中发送给对方
/*        为了防止频繁地唤醒Selector进行消息发送，
        Netty的write方法并不直接将消息写入SocketChannel中，
        调用write方法只是把待发送的消息放到发送缓冲数组中，
        在通过调用flush方法，将发送缓冲区中的消息全部写到SocketChannel中。*/
        ctx.flush();
    }
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)
            throws Exception {
/*        当发生异常时，关闭ChannelHandlerContext
        ，释放和ChannelHandlerContext相关联的句柄等资源。*/
        ctx.close();
    }

}

　　　　3.3 Netty客户端开发

　　　　　　Class ： TimeClient

package com.phei.netty.chap3;

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;

import org.springframework.util.StringUtils;

public class TimeClient {

    public void connect(int port,String host) throws Exception{
//        配置客户端NIO线程组
//        创建客户端处理I/O读写的NioEventLoopGroup线程组
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        try{
//            创建客户端辅助启动类Bootstrap
            Bootstrap b = new Bootstrap();
//            配置客户端辅助启动类
            b.group(group).channel(NioSocketChannel.class).option(ChannelOption.TCP_NODELAY,true).handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>(){

/*                initChannel方法：当创建NioSocketChannel成功之后，进行初始化时
                将它的ChannelHandler设置到ChannelPipeline中，用于处理网络I/O事件*/
                @Override
                protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                    ch.pipeline().addLast(new TimeClientHandler());
                }

            });
//            发起异步连接操作
//            调用connect方法发起异步连接，然后调用同步方法等待连接成功
            ChannelFuture f = b.connect(host,port).sync();
//            等待客户端链路关闭
//            当客户端连接关闭之后，客户端主函数退出，退出之前释放NIO线程组的资源。
            f.channel().closeFuture().sync();
        }finally{
//            优雅退出，释放NIO线程组
            group.shutdownGracefully();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        int port = 8080;
        if(null != args && args.length > 0){
            try{
                port = Integer.valueOf(args[0]);
            }catch(NumberFormatException e){
//                采用默认值
            }
        }
        new TimeClient().connect(port, "127.0.0.1");
    }
}

　　　　　　Class ： TimeClientHandler

package com.phei.netty.chap3;

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

import java.util.logging.Logger;

public class TimeClientHandler extends ChannelHandlerAdapter {

    private static final Logger logger = Logger.getLogger(TimeClientHandler.class.getName());
    private final ByteBuf firstMessage;
    public TimeClientHandler() {
        byte[] req = "QUERY TIME ORDER".getBytes();
        firstMessage = Unpooled.buffer(req.length);
        firstMessage.writeBytes(req);
    }
/*    当客户端和服务端TCP链路建立成功之后，
    Netty的NIO线程会调用channelActive方法，
    发送查询事件的指令给服务端，
    调用ChannelHandlerContext的writeAndFlush方法将请求消息发送给服务端*/
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.writeAndFlush(firstMessage);
    }
//    当服务端返回应答消息时，channelRead方法被调用。
//    从Netty的ByteBuf中读取并打印应答消息
    @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);
    }
//    发生异常时，打印异常日志，释放客户端资源
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)
            throws Exception {
//        释放资源
        logger.warning("Unexpected exception from downstream : " + cause.getMessage());
        ctx.close();
    }
}

　　　　3.4 运行和调试

　　　　　　3.4.1 服务端和客户端的运行

　　　　　　3.4.2 打包和部署

　　　　3.5 总结

啦啦啦

啦啦啦

啦啦啦