Netty进阶内部组件详解

Netty进阶

Bootstrap、ServerBootstrap

1. Bootstrap意思是引导，一个Netty应用通常由一个Bootstrap开始，主要作用是配置整个Netty程序，串联各个组件，Netty中ServerBootstrap是服务端的启动引导类，Bootstrap是客户端引导类

常用方法

方法	说明
public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup)	服务器端：设置两个EventLoopGroup
public B channel(Class<? extends C> channelClass)	服务器端：设置通道的实现
public B option(ChannelOption option, T value)	服务器端：为Server Channel添加配置
public ServerBootstrap childOption(ChannelOption childOption, T value)	服务器端：给接收的通道添加配置
public ServerBootstrap childHandler(ChannelHandler childHandler)	服务器端：设置业务处理类型(自定义handler)
public ChannelFuture bind(int inetPort)	服务器端：设置服务端口号
public B group(EventLoopGroup group)	客户端：设置一个EventLoopGroup
public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort)	客户端：连接服务端

NioEventLoopGroup

NioEventLoopGroupd 线程的个数默认是系统 线程数 * 2

电脑的线程数

EventLoopGroup不传入参数初始化的线程数

源代码

如果nThreads传入是空默认会采用DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS

DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS属性是静态代码块，NettyRuntime.availableProcessors()方法就可以获取当前机器处理器的核数

指定NioEventLoop数量

Channel

1. 在Netty网络通讯组件，能够用于执行网络I/O操作
2. 通过Channel可获得当前网络连接的通道的状态
3. 通过Channel可以获得网络连接的配置参数(例如接收缓冲区大小)
4. Channel提供异步I/O操作(如建立连接，读写，端口绑定)，异步调用意味着任何I/O操作都将会立刻返回，并且不保证调用结束时所请求的I/O操作已完成
5. 调用立即返回一个ChannelFuture实例，通过注册监听器到ChannelFuture上，可以I/O操作成功，失败或者取消时回调通知调用方
6. 不同协议，不同阻塞类型都有不同的Channel类型对应

常用Channel类型

Channel类型	协议
NioSocketChannel	异步的客户端TCP Socket连接
NioServerSocketChannel	异步的服务端TCP Socket连接
NioDatagramChannel	异步的UDP连接
NioSctpChannel	异步的客户端Sctp连接
NioSctpServerChannel	异步的服务端Sctp连接

channel与pipeline关系

从服务端cxt中分别获取channel和pipeline

查看channel属性

查看pipeline属性

结论：通过断点我们发现channel与pipeline是相互对应的，channel可以获取到pipeline，pipeline也可以获取到channel

Pipeline、ChannelPipeline

1. ChannelPipeline是一个Handler的集合，它负责处理和拦截inbound或者outbound的事件和操作，相当于一个贯穿Netty的链条(ChannelPipeline保存ChannelHandler的List，用于处理或者拦截Channel的入站事件和出站事件操作)
2. ChannelPipeline实例了一种高级形式的拦截过滤器模式，使用户可以完全控制事件的处理方式，以及Channel中各个的ChannelHandler如何相互交互

Netty中每一个CHannel都有且仅有一个ChannelPipeline对应

ChannelPipeline其实是一个双向列表，可以通过head中的next找到下一个需要执行的ChannelHandler，相反我我们可以通过tail的prev得到上一个执行过的ChannelHandler，ChannelHandler真实的类型是ChannelHandlerContext

入/出站说明

入站事件和出站事件在一个双向链表中，入站事件会从链表的head往后传递到最后一个入站的handler，出站事件会从链表的tail往前传递到最前一个出站的handler，两种类型的handler相互不干扰

打断点查看

常用方法

方法	说明
ChannelPipeline addFirst(String name, ChannelHandler handler)	把业务处理类（handler）添加到链中的第一个位置
ChannelPipeline addLast(String name, ChannelHandler handler)	把业务处理类（handler）添加到链中的最后一个位置

ChannelHandler

1. ChannelHandler是一个接口，处理I/O事件或拦截I/O操作，在ChannelPipeline(业务处理链)会存在很多个Handler，处理完成一个Handler后会交给下一个Handler处理
2. ChannelHandler本身没有提供很多方法，因为这个接口有许多的方法需要实现，便使用期间，可以继承他的子类

ChannelHandler关键实现类

1. ChannelInboundHandler用于处理入站I/O事件
2. ChannelOutboundHandler用于处理出站I/O事件

适配器

1. ChannelInboundHandlerAdapter用于处理入站I/O事件
2. ChannelOutboundHandlerAdapter用于处理出站I/O事件

常用方法

方法	说明
public void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx)	通道注册触发
public void channelUnregistered(ChannelHandlerContext ctx)	通道注销触发
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx)	通道就绪触发
public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx)	通道非活动状态触发
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg)	通道有可读事件触发
public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx)	通道读取完毕后触发
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)	通道发生异常触发

ChannelHandlerContext

1. 保存Channel相关的所有上下文信息，相同关联一个ChannelHandler对象
2. 即ChannelHandlerContext中包含一个具体的事件处理器ChannelHandler，同时也包含了对应的pipeline和Channel的信息，方便对ChannelHandler进行调用

常用方法

方法	说明
ChannelFuture close()	关闭通道
ChannelHandlerContext flush()	刷新
ChannelFuture writeAndFlush(Object msg)	将数据写到ChannelPipeline中当前ChannelHandler，下一个ChannelHandler开始处理

ChannelOption

1. Netty在创建Channel实例后，一般需要设置ChannelOption参数

常用参数

参数	说明
ChannelOption.SO_BACKLOG	对应TCP/IP协议listen函数的backlog参数，用来初始化服务器可连接队列大小，服务端处理客户端连接请求是顺序处理的，所以同一时间只能处理一个客户端连接，多个客户端来的时候，客户端不能处理客户端连接请求放在队列中等待处理，backlog参数指定队列的大小
ChannelOption.SO_KEEPALIVE	一直保存连接活动状态

EventLoopGroup、NioEventLoopGroup

1. EventLoopGroup是一组EventLoop的抽象，Netty为了更好的利用多核CPU资源，一般会有多个EventLoop同时工作，每个EventLoop维护着一个Selector实例
2. EventLoopGroup提供next接口，可以从组里面按照一定规则获取其中一个EventLoop来处理任务，在Netty服务器编程中，我们一般需要提供两个EventLoopGroup，一个用于处理Accept事件一个处理其它事件，如：BossEventLoopGroup和WorkerEventLoopGroup

Unpooled

Netty提供一个专门用来操作缓冲区(即Netty的数据日期)的工具类，ByteBuf比NIO的buyeBuffer使用起来更加方便，性能也比较高

使用例子1

使用例子2

TaskQueue

在前面的案例中一直没有使用到TaskQueue，TaskQueue有什么用呢？

TaskQueue是任务队列，在Netty模型中事件处理都是由Handler处理，但如果我们在Handler中有一些业务逻辑复杂的事情要处理，最终还是会导致当前处理的线程发生阻塞，这时就需要使用到TaskQueue，进入Handler，直接将这些复杂的业务逻辑提交到TaskQueue队列中，就会有对应的线程异步处理，这样子可以做到立刻对客户端请求响应，无需等待业务执行完毕响应，等业务处理成功后再次回应客户端

TaskQueue使用场景

1. 用户程序自定义的普通任务
2. 用户自定义定时任务
3. 非当前Reactor线程调用Channel的各种用法

用户程序自定义的普通任务

结论：我们可以看到服务器端不阻塞了，提交请求后业务代码被提交到了，当前channel().eventLoop()的TaskQueue中后，就直接执行channelReadComplete返回了，然后等待10秒后服务端把业务逻辑处理完成后就会再次返回

如果不相信已经提交到TaskQueue，可以打一个断点看一下，可以发现ctx.channel().eventLoop().execute执行了后，TaskQueue的Size是1

用户自定义定时任务

结论：业务逻辑代码先会被提交到一个scheduleTaskQueue的队列中，在等待5秒后才会被执行里面的代码

如果不相信已经提交到scheduleTaskQueue，可以打一个断点看一下，可以发现ctx.channel().eventLoop().schedule执行了后，scheduleTaskQueue的Size是1

非当前Reactor线程调用Channel的各种用法

在消息推送的时候就需要使用到该方法，因为每一个用户他们绑定的eventLoop不一定都一样，这样需要维护一个channel的引用，根据用户标识获取到对应的channel这样子我们就可以取到对应的eventLoop然后使用Write方法就可以给相应的用户进行一个消息推送

服务端需要保存对应用户的channel

异步模型

1. 异步和同步的概念是相对的，当一个异步过程调用发出后，调用者不会立刻得到结果，等实际处理这个调用的组件完成后，通过状态、通知、回调等来通知调用者(JS中回调函数)
2. Netty中的I/O操作都是异步的，包括Bind、Write、Connect等操作会简单的返回一个ChannelFuture
3. 调用者并不能立刻获得结果，而是通过Future-Listener机制，用户可以方便的主动获取或者通过通知机制获取IO操作结果
4. Netty的异步模型是建立在future和callback的上面的，callback就是回调(前端Ajax就是典型例子通过回调来获取对应的值)，终点来说future，核心思想：假如一个方法，计算过程非常耗时，等待方法返回显然不合适，那么可以这样子，你调用该方法时我不管有没有执行完成，我先给你返回一个Future，后续如果你想知道方法执行的怎么样了，可以通过Future去监听该方法执行(即Future-Listener机制)

Future总结

1. Future是异步执行结果，可以通过它提供的方法检测执行是否完成
2. ChannelFuture是我们使用最多的，ChannelFuture是一个接口，我们可以给ChannelFuture添加监听器，当监听的事件被触发时，就会通知监听器

Future-Listener机制

1. 当Future对象刚刚创建时，处于一个非完成状态，调用者可以通过返回的ChannelFuture获取操作执行的状态，监听函数来执行完成后的操作

常见方法

方法名	说明
isDone	获取当前操作是否完成
isSuccess	获取已完成操作是否成功
getCause	获取已完成操作失败的原因
isCancelled	获取已完成的当前操作是否被取消
addListener	注册监听器后，才能调用上面的方法

使用案例

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/u/4383219/blog/4660103