Netty(一) SpringBoot 整合长连接心跳机制
前言
Netty 是一个高性能的 NIO 网络框架,本文基于 SpringBoot 以常见的心跳机制来认识 Netty。
最终能达到的效果:
- 客户端每隔 N 秒检测是否需要发送心跳。
- 服务端也每隔 N 秒检测是否需要发送心跳。
- 服务端可以主动 push 消息到客户端。
- 基于 SpringBoot 监控,可以查看实时连接以及各种应用信息。
效果如下:
IdleStateHandler
Netty 可以使用 IdleStateHandler 来实现连接管理,当连接空闲时间太长(没有发送、接收消息)时则会触发一个事件,我们便可在该事件中实现心跳机制。
客户端心跳
当客户端空闲了 N 秒没有给服务端发送消息时会自动发送一个心跳来维持连接。
核心代码代码如下:
public class EchoClientHandle extends SimpleChannelInboundHandler<ByteBuf> {
private final static Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(EchoClientHandle.class);
@Override
public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
if (evt instanceof IdleStateEvent){
IdleStateEvent idleStateEvent = (IdleStateEvent) evt ;
if (idleStateEvent.state() == IdleState.WRITER_IDLE){
LOGGER.info("已经 10 秒没有发送信息!");
//向服务端发送消息
CustomProtocol heartBeat = SpringBeanFactory.getBean("heartBeat", CustomProtocol.class);
ctx.writeAndFlush(heartBeat).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE_ON_FAILURE) ;
}
}
super.userEventTriggered(ctx, evt);
}
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, ByteBuf in) throws Exception {
//从服务端收到消息时被调用
LOGGER.info("客户端收到消息={}",in.toString(CharsetUtil.UTF_8)) ;
}
}
实现非常简单,只需要在事件回调中发送一个消息即可。
由于整合了 SpringBoot ,所以发送的心跳信息是一个单例的 Bean。
@Configuration
public class HeartBeatConfig {
@Value("${channel.id}")
private long id ;
@Bean(value = "heartBeat")
public CustomProtocol heartBeat(){
return new CustomProtocol(id,"ping") ;
}
}
这里涉及到了自定义协议的内容,请继续查看下文。
当然少不了启动引导:
@Component
public class HeartbeatClient {
private final static Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(HeartbeatClient.class);
private EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
@Value("${netty.server.port}")
private int nettyPort;
@Value("${netty.server.host}")
private String host;
private SocketChannel channel;
@PostConstruct
public void start() throws InterruptedException {
Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
bootstrap.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new CustomerHandleInitializer())
;
ChannelFuture future = bootstrap.connect(host, nettyPort).sync();
if (future.isSuccess()) {
LOGGER.info("启动 Netty 成功");
}
channel = (SocketChannel) future.channel();
}
}
public class CustomerHandleInitializer extends ChannelInitializer<Channel> {
@Override
protected void initChannel(Channel ch) throws Exception {
ch.pipeline()
//10 秒没发送消息 将IdleStateHandler 添加到 ChannelPipeline 中
.addLast(new IdleStateHandler(0, 10, 0))
.addLast(new HeartbeatEncode())
.addLast(new EchoClientHandle())
;
}
}
所以当应用启动每隔 10 秒会检测是否发送过消息,不然就会发送心跳信息。
服务端心跳
服务器端的心跳其实也是类似,也需要在 ChannelPipeline 中添加一个 IdleStateHandler 。
public class HeartBeatSimpleHandle extends SimpleChannelInboundHandler<CustomProtocol> {
private final static Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(HeartBeatSimpleHandle.class);
private static final ByteBuf HEART_BEAT = Unpooled.unreleasableBuffer(Unpooled.copiedBuffer(new CustomProtocol(123456L,"pong").toString(),CharsetUtil.UTF_8));
/**
* 取消绑定
* @param ctx
* @throws Exception
*/
@Override
public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
NettySocketHolder.remove((NioSocketChannel) ctx.channel());
}
@Override
public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
if (evt instanceof IdleStateEvent){
IdleStateEvent idleStateEvent = (IdleStateEvent) evt ;
if (idleStateEvent.state() == IdleState.READER_IDLE){
LOGGER.info("已经5秒没有收到信息!");
//向客户端发送消息
ctx.writeAndFlush(HEART_BEAT).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE_ON_FAILURE) ;
}
}
super.userEventTriggered(ctx, evt);
}
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, CustomProtocol customProtocol) throws Exception {
LOGGER.info("收到customProtocol={}", customProtocol);
//保存客户端与 Channel 之间的关系
NettySocketHolder.put(customProtocol.getId(),(NioSocketChannel)ctx.channel()) ;
}
}
这里有点需要注意:
当有多个客户端连上来时,服务端需要区分开,不然响应消息就会发生混乱。
所以每当有个连接上来的时候,我们都将当前的 Channel 与连上的客户端 ID 进行关联(因此每个连上的客户端 ID 都必须唯一)。
这里采用了一个 Map 来保存这个关系,并且在断开连接时自动取消这个关联。
public class NettySocketHolder {
private static final Map<Long, NioSocketChannel> MAP = new ConcurrentHashMap<>(16);
public static void put(Long id, NioSocketChannel socketChannel) {
MAP.put(id, socketChannel);
}
public static NioSocketChannel get(Long id) {
return MAP.get(id);
}
public static Map<Long, NioSocketChannel> getMAP() {
return MAP;
}
public static void remove(NioSocketChannel nioSocketChannel) {
MAP.entrySet().stream().filter(entry -> entry.getValue() == nioSocketChannel).forEach(entry -> MAP.remove(entry.getKey()));
}
}
启动引导程序:
Component
public class HeartBeatServer {
private final static Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(HeartBeatServer.class);
private EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();
private EventLoopGroup work = new NioEventLoopGroup();
@Value("${netty.server.port}")
private int nettyPort;
/**
* 启动 Netty
*
* @return
* @throws InterruptedException
*/
@PostConstruct
public void start() throws InterruptedException {
ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap()
.group(boss, work)
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.localAddress(new InetSocketAddress(nettyPort))
//保持长连接
.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
.childHandler(new HeartbeatInitializer());
ChannelFuture future = bootstrap.bind().sync();
if (future.isSuccess()) {
LOGGER.info("启动 Netty 成功");
}
}
/**
* 销毁
*/
@PreDestroy
public void destroy() {
boss.shutdownGracefully().syncUninterruptibly();
work.shutdownGracefully().syncUninterruptibly();
LOGGER.info("关闭 Netty 成功");
}
}
public class HeartbeatInitializer extends ChannelInitializer<Channel> {
@Override
protected void initChannel(Channel ch) throws Exception {
ch.pipeline()
//五秒没有收到消息 将IdleStateHandler 添加到 ChannelPipeline 中
.addLast(new IdleStateHandler(5, 0, 0))
.addLast(new HeartbeatDecoder())
.addLast(new HeartBeatSimpleHandle());
}
}
也是同样将IdleStateHandler 添加到 ChannelPipeline 中,也会有一个定时任务,每5秒校验一次是否有收到消息,否则就主动发送一次请求。
因为测试是有两个客户端连上所以有两个日志。
自定义协议
上文其实都看到了:服务端与客户端采用的是自定义的 POJO 进行通讯的。
所以需要在客户端进行编码,服务端进行解码,也都只需要各自实现一个编解码器即可。
CustomProtocol:
public class CustomProtocol implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 4671171056588401542L;
private long id ;
private String content ;
//省略 getter/setter
}
客户端的编码器:
public class HeartbeatEncode extends MessageToByteEncoder<CustomProtocol> {
@Override
protected void encode(ChannelHandlerContext ctx, CustomProtocol msg, ByteBuf out) throws Exception {
out.writeLong(msg.getId()) ;
out.writeBytes(msg.getContent().getBytes()) ;
}
}
也就是说消息的前八个字节为 header,剩余的全是 content。
服务端的解码器:
public class HeartbeatDecoder extends ByteToMessageDecoder {
@Override
protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
long id = in.readLong() ;
byte[] bytes = new byte[in.readableBytes()] ;
in.readBytes(bytes) ;
String content = new String(bytes) ;
CustomProtocol customProtocol = new CustomProtocol() ;
customProtocol.setId(id);
customProtocol.setContent(content) ;
out.add(customProtocol) ;
}
}
只需要按照刚才的规则进行解码即可。
实现原理
其实联想到 IdleStateHandler 的功能,自然也能想到它实现的原理:
应该会存在一个定时任务的线程去处理这些消息。
来看看它的源码:
首先是构造函数:
public IdleStateHandler(
int readerIdleTimeSeconds,
int writerIdleTimeSeconds,
int allIdleTimeSeconds) {
this(readerIdleTimeSeconds, writerIdleTimeSeconds, allIdleTimeSeconds,
TimeUnit.SECONDS);
}
其实就是初始化了几个数据:
- readerIdleTimeSeconds:一段时间内没有数据读取
- writerIdleTimeSeconds:一段时间内没有数据发送
- allIdleTimeSeconds:以上两种满足其中一个即可
因为 IdleStateHandler 也是一种 ChannelHandler,所以会在 channelActive
中初始化任务:
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
// This method will be invoked only if this handler was added
// before channelActive() event is fired. If a user adds this handler
// after the channelActive() event, initialize() will be called by beforeAdd().
initialize(ctx);
super.channelActive(ctx);
}
private void initialize(ChannelHandlerContext ctx) {
// Avoid the case where destroy() is called before scheduling timeouts.
// See: https://github.com/netty/netty/issues/143
switch (state) {
case 1:
case 2:
return;
}
state = 1;
initOutputChanged(ctx);
lastReadTime = lastWriteTime = ticksInNanos();
if (readerIdleTimeNanos > 0) {
readerIdleTimeout = schedule(ctx, new ReaderIdleTimeoutTask(ctx),
readerIdleTimeNanos, TimeUnit.NANOSECONDS);
}
if (writerIdleTimeNanos > 0) {
writerIdleTimeout = schedule(ctx, new WriterIdleTimeoutTask(ctx),
writerIdleTimeNanos, TimeUnit.NANOSECONDS);
}
if (allIdleTimeNanos > 0) {
allIdleTimeout = schedule(ctx, new AllIdleTimeoutTask(ctx),
allIdleTimeNanos, TimeUnit.NANOSECONDS);
}
}
也就是会按照我们给定的时间初始化出定时任务。
接着在任务真正执行时进行判断:
private final class ReaderIdleTimeoutTask extends AbstractIdleTask {
ReaderIdleTimeoutTask(ChannelHandlerContext ctx) {
super(ctx);
}
@Override
protected void run(ChannelHandlerContext ctx) {
long nextDelay = readerIdleTimeNanos;
if (!reading) {
nextDelay -= ticksInNanos() - lastReadTime;
}
if (nextDelay <= 0) {
// Reader is idle - set a new timeout and notify the callback.
readerIdleTimeout = schedule(ctx, this, readerIdleTimeNanos, TimeUnit.NANOSECONDS);
boolean first = firstReaderIdleEvent;
firstReaderIdleEvent = false;
try {
IdleStateEvent event = newIdleStateEvent(IdleState.READER_IDLE, first);
channelIdle(ctx, event);
} catch (Throwable t) {
ctx.fireExceptionCaught(t);
}
} else {
// Read occurred before the timeout - set a new timeout with shorter delay.
readerIdleTimeout = schedule(ctx, this, nextDelay, TimeUnit.NANOSECONDS);
}
}
}
如果满足条件则会生成一个 IdleStateEvent 事件。
SpringBoot 监控
由于整合了 SpringBoot 之后不但可以利用 Spring 帮我们管理对象,也可以利用它来做应用监控。
actuator 监控
当我们为引入了:
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>
就开启了 SpringBoot 的 actuator 监控功能,他可以暴露出很多监控端点供我们使用。
如一些应用中的一些统计数据:
存在的 Beans:
更多信息请查看:https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/html/production-ready-endpoints.html
但是如果我想监控现在我的服务端有多少客户端连上来了,分别的 ID 是多少?
其实就是实时查看我内部定义的那个关联关系的 Map。
这就需要暴露自定义端点了。
自定义端点
暴露的方式也很简单:
继承 AbstractEndpoint 并复写其中的 invoke 函数:
public class CustomEndpoint extends AbstractEndpoint<Map<Long,NioSocketChannel>> {
/**
* 监控端点的 访问地址
* @param id
*/
public CustomEndpoint(String id) {
//false 表示不是敏感端点
super(id, false);
}
@Override
public Map<Long, NioSocketChannel> invoke() {
return NettySocketHolder.getMAP();
}
}
其实就是返回了 Map 中的数据。
再配置一个该类型的 Bean 即可:
@Configuration
public class EndPointConfig {
@Value("${monitor.channel.map.key}")
private String channelMap;
@Bean
public CustomEndpoint buildEndPoint(){
CustomEndpoint customEndpoint = new CustomEndpoint(channelMap) ;
return customEndpoint ;
}
}
这样我们就可以通过配置文件中的 monitor.channel.map.key
来访问了:
一个客户端连接时:
两个客户端连接时:
整合 SBA
这样其实监控功能已经可以满足了,但能不能展示的更美观、并且多个应用也可以方便查看呢?
有这样的开源工具帮我们做到了:
https://github.com/codecentric/spring-boot-admin
简单来说我们可以利用该工具将 actuator 暴露出来的接口可视化并聚合的展示在页面中:
接入也很简单,首先需要引入依赖:
<dependency>
<groupId>de.codecentric</groupId>
<artifactId>spring-boot-admin-starter-client</artifactId>
</dependency>
并在配置文件中加入:
# 关闭健康检查权限
management.security.enabled=false
# SpringAdmin 地址
spring.boot.admin.url=http://127.0.0.1:8888
在启动应用之前先讲 SpringBootAdmin 部署好:
这个应用就是一个纯粹的 SpringBoot ,只需要在主函数上加入 @EnableAdminServer
注解。
@SpringBootApplication
@Configuration
@EnableAutoConfiguration
@EnableAdminServer
public class AdminApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(AdminApplication.class, args);
}
}
引入:
<dependency>
<groupId>de.codecentric</groupId>
<artifactId>spring-boot-admin-starter-server</artifactId>
<version>1.5.7</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>de.codecentric</groupId>
<artifactId>spring-boot-admin-server-ui</artifactId>
<version>1.5.6</version>
</dependency>
之后直接启动就行了。
这样我们在 SpringBootAdmin 的页面中就可以查看很多应用信息了。
更多内容请参考官方指南:
http://codecentric.github.io/spring-boot-admin/1.5.6/
自定义监控数据
其实我们完全可以借助 actuator 以及这个可视化页面帮我们监控一些简单的度量信息。
比如我在客户端和服务端中写了两个 Rest 接口用于向对方发送消息。
只是想要记录分别发送了多少次:
客户端:
@Controller
@RequestMapping("/")
public class IndexController {
/**
* 统计 service
*/
@Autowired
private CounterService counterService;
@Autowired
private HeartbeatClient heartbeatClient ;
/**
* 向服务端发消息
* @param sendMsgReqVO
* @return
*/
@ApiOperation("客户端发送消息")
@RequestMapping("sendMsg")
@ResponseBody
public BaseResponse<SendMsgResVO> sendMsg(@RequestBody SendMsgReqVO sendMsgReqVO){
BaseResponse<SendMsgResVO> res = new BaseResponse();
heartbeatClient.sendMsg(new CustomProtocol(sendMsgReqVO.getId(),sendMsgReqVO.getMsg())) ;
// 利用 actuator 来自增
counterService.increment(Constants.COUNTER_CLIENT_PUSH_COUNT);
SendMsgResVO sendMsgResVO = new SendMsgResVO() ;
sendMsgResVO.setMsg("OK") ;
res.setCode(StatusEnum.SUCCESS.getCode()) ;
res.setMessage(StatusEnum.SUCCESS.getMessage()) ;
res.setDataBody(sendMsgResVO) ;
return res ;
}
}
只要我们引入了 actuator 的包,那就可以直接注入 counterService ,利用它来帮我们记录数据。
当我们调用该接口时:
在监控页面中可以查询刚才的调用情况:
服务端主动 push 消息也是类似,只是需要在发送时候根据客户端的 ID 查询到具体的 Channel 发送:
总结
以上就是一个简单 Netty 心跳示例,并演示了 SpringBoot 的监控,之后会继续更新 Netty 相关内容,欢迎关注及指正。
本文所有代码:
https://github.com/crossoverJie/netty-action
号外
最近在总结一些 Java 相关的知识点,感兴趣的朋友可以一起维护。
Netty(一) SpringBoot 整合长连接心跳机制的更多相关文章
- [转]Android TCP长连接 心跳机制及实现
背景知识 智能手机上的长连接心跳和在Internet上的长连接心跳有什么不同 Android系统的推送和iOS的推送有什么区别 几种推送的实现方式 协议 1XMPP简介 2 MQTT简介 3移动端消息 ...
- 转 互联网推送服务原理:长连接+心跳机制(MQTT协议)
http://blog.csdn.net/zhangzeyuaaa/article/details/39028369 目录(?)[-] 无线移动网络的特点 android系统的推送和IOS的推送有什么 ...
- 互联网推送服务原理:长连接+心跳机制(MQTT协议)
互联网推送消息的方式很常见,特别是移动互联网上,手机每天都能收到好多推送消息,经过研究发现,这些推送服务的原理都是维护一个长连接(要不不可能达到实时效果),但普通的socket连接对服务器的消耗太大了 ...
- 移动互联网消息推送原理:长连接+心跳机制(MQTT协议)
互联网推送消息的方式很常见,特别是移动互联网上,手机每天都能收到好多推送消息,经过研究发现,这些推送服务的原理都是维护一个长连接(要不不可能达到实时效果),但普通的socket连接对服务器的消耗太大了 ...
- Android实现推送方式解决方案 - 长连接+心跳机制(MQTT协议)
本文介绍在Android中实现推送方式的基础知识及相关解决方案.推送功能在手机开发中应用的场景是越来起来了,不说别的,就我们手机上的新闻客户端就时不j时的推送过来新的消息,很方便的阅读最新的新闻信息. ...
- netty实现长连接心跳检
主要逻辑: 使用netty实现长连接,主要靠心跳来维持服务器端及客户端连接. 实现的逻辑主要是: 服务器端方面: 1, 服务器在网络空闲操作一定时间后,服务端失败心跳计数器加1. 2, 如果收到客户端 ...
- Python WebSocket长连接心跳与短连接
python websocket 安装 pip install websocket-client 先来看一下,长连接调用方式: ws = websocket.WebSocketApp("ws ...
- SpringBoot 整合 hibernate 连接 Mysql 数据库
前一篇搭建了一个简易的 SpringBoot Web 项目,最重要的一步连接数据库执行增删改查命令! 经过了一天的摸爬滚打,终于成功返回数据! 因为原来项目使用的 SpringMVC + Hibern ...
- TCP 长连接保活机制&HTTP长连接设置
TCP KeepAlive Wireshark抓包分析机制 -------------------------------- 如上图所示,TCP保活报文总是成对出现,包括TCP保活探测报文和TCP保活 ...
随机推荐
- python中网络编程
网络编程软件架构介绍: C/S:客户端,服务端 B/S:浏览器,服务端 # 常见应用: 1.手机端看着感觉是c/s架构其实更多的是b/s架构,例如微信小程序,支付宝第三方接口 2.pc端:b/s比较火 ...
- (八)shell工具-重点
8.1 cut cut的工作就是“剪”,具体的说就是在文件中负责剪切数据用的.cut 命令从文件的每一行剪切字节.字符和字段并将这些字节.字符和字段输出. 1.基本用法 cut [选项参数] fil ...
- ios6和ios5横竖屏切换
记录于2013/8/5 在切换横竖屏的时候调用到的一些委托方法: #pragma mark - UIApplicationDelegate //写在Appdelegate中,在具体的某一视图控制器 ...
- Adams命令
1. FIND_MACRO_FROM_COMMAND(STRING): 通过宏命令找到宏所在位置 2. DEFAULT_GROUND($_topgui.model): 获取默认地面Part 3. DB ...
- 11-Cookie&Session
中文文件下载 针对浏览器类型,对文件名字做编码处理 Firefox (Base64) , IE.Chrome ... 使用的是URLEncoder /* * 如果文件的名字带有中文,那么需要对这个文件 ...
- typeof获取变量的数据类型 javascript
获取变量的数据类型:typeof <!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charse ...
- MFC实现红黑砖块
MFC实现红黑砖块 题目 老题目了,给定w,h长宽的图,上面有颜色不同的瓷砖,黑和红,问从给的起点出发,只能走黑色瓷砖,能走多少块,可视化输出过程 思路 咋一看搜索水题,但是要用可视化,要用模板类,, ...
- jdk12+tomcat9 配置
jdk12 没有了jre的配置 直接配置path就可以了 tomcat常规配置,只是启动的时候麻烦一点 需要重新写入jdk jre jvm 到server.bat文件 参考文章: https: ...
- Mybatis_4.DBUtil.java
1.获取SqlSessionFactory /** * @author:滕鹏飞 * @version: 1.0 * @Created on: 2018-8-31 下午2:10:45 * 类说明:加载配 ...
- laravel-elasticsearch 全文搜索设置
1.首先安装 jave环境 jdk 下载地址 ,我用的是最新版本的,有时版本要跟elasticsearch对应 2.安装elasticsearch 下载地址 3.安装Laravel scout 全文搜 ...