java - （一）netty - 代码天地

1.Netty 简介

Netty 是一个异步事件驱动的网络应用程序框架，用于快速开发可维护的高性能协议服务器和客户端。

JDK 原生 NIO 程序的问题

JDK 原生也有一套网络应用程序 API，但是存在一系列问题，主要如下：

NIO 的类库和 API 繁杂，使用麻烦。你需要熟练掌握 Selector、ServerSocketChannel、SocketChannel、ByteBuffer 等。
需要具备其他的额外技能做铺垫。例如熟悉 Java 多线程编程，因为 NIO 编程涉及到 Reactor 模式，你必须对多线程和网路编程非常熟悉，才能编写出高质量的 NIO 程序。
可靠性能力补齐，开发工作量和难度都非常大。例如客户端面临断连重连、网络闪断、半包读写、失败缓存、网络拥塞和异常码流的处理等等。 NIO 编程的特点是功能开发相对容易，但是可靠性能力补齐工作量和难度都非常大。
JDK NIO 的 Bug。例如臭名昭著的 Epoll Bug，它会导致 Selector 空轮询，最终导致 CPU 100%。官方声称在 JDK 1.6 版本的 update 18 修复了该问题，但是直到 JDK 1.7 版本该问题仍旧存在，只不过该 Bug 发生概率降低了一些而已，它并没有被根本解决

Netty 的特点

Netty 对 JDK 自带的 NIO 的 API 进行封装，解决上述问题，主要特点有：

设计优雅，适用于各种传输类型的统一 API 阻塞和非阻塞 Socket；基于灵活且可扩展的事件模型，可以清晰地分离关注点；高度可定制的线程模型 - 单线程，一个或多个线程池；真正的无连接数据报套接字支持（自 3.1 起）。
使用方便，详细记录的 Javadoc，用户指南和示例；没有其他依赖项，JDK 5（Netty 3.x）或 6（Netty 4.x）就足够了。
高性能，吞吐量更高，延迟更低；减少资源消耗；最小化不必要的内存复制。
安全，完整的 SSL/TLS 和 StartTLS 支持。
社区活跃，不断更新，社区活跃，版本迭代周期短，发现的 Bug 可以被及时修复，同时，更多的新功能会被加入。

Netty 常见使用场景

Netty 常见的使用场景如下：

互联网行业。在分布式系统中，各个节点之间需要远程服务调用，高性能的 RPC 框架必不可少，Netty 作为异步高性能的通信框架，往往作为基础通信组件被这些 RPC 框架使用。典型的应用有：阿里分布式服务框架 Dubbo 的 RPC 框架使用 Dubbo 协议进行节点间通信，Dubbo 协议默认使用 Netty 作为基础通信组件，用于实现各进程节点之间的内部通信。
游戏行业。无论是手游服务端还是大型的网络游戏，Java 语言得到了越来越广泛的应用。Netty 作为高性能的基础通信组件，它本身提供了 TCP/UDP 和 HTTP 协议栈。非常方便定制和开发私有协议栈，账号登录服务器，地图服务器之间可以方便的通过 Netty 进行高性能的通信。
大数据领域。经典的 Hadoop 的高性能通信和序列化组件 Avro 的 RPC 框架，默认采用 Netty 进行跨界点通信，它的 Netty Service 基于 Netty 框架二次封装实现。

2.Netty 高性能设计

Netty 作为异步事件驱动的网络，高性能之处主要来自于其 I/O 模型和线程处理模型，前者决定如何收发数据，后者决定如何处理数据。

2.1 I/O 模型

用什么样的通道将数据发送给对方，BIO、NIO 或者 AIO，I/O 模型在很大程度上决定了框架的性能。

阻塞 I/O

传统阻塞型 I/O(BIO)可以用下图表示：

在这里插入图片描述
特点如下：

每个请求都需要独立的线程完成数据 Read，业务处理，数据 Write 的完整操作问题。
当并发数较大时，需要创建大量线程来处理连接，系统资源占用较大。
连接建立后，如果当前线程暂时没有数据可读，则线程就阻塞在 Read 操作上，造成线程资源浪费。

I/O 复用模型

在这里插入图片描述
在 I/O 复用模型中，会用到 Select，这个函数也会使进程阻塞，但是和阻塞 I/O 所不同的是这两个函数可以同时阻塞多个 I/O 操作。

而且可以同时对多个读操作，多个写操作的 I/O 函数进行检测，直到有数据可读或可写时，才真正调用 I/O 操作函数。

Netty 的非阻塞 I/O 的实现关键是基于 I/O 复用模型，这里用 Selector 对象表示：

在这里插入图片描述
Netty 的 IO 线程 NioEventLoop 由于聚合了多路复用器 Selector，可以同时并发处理成百上千个客户端连接。

当线程从某客户端 Socket 通道进行读写数据时，若没有数据可用时，该线程可以进行其他任务。

线程通常将非阻塞 IO 的空闲时间用于在其他通道上执行 IO 操作，所以单独的线程可以管理多个输入和输出通道。

由于读写操作都是非阻塞的，这就可以充分提升 IO 线程的运行效率，避免由于频繁 I/O 阻塞导致的线程挂起。(挂起线程的意思就是你对主动对雇工说：“你睡觉去吧，用着你的时候我主动去叫你，然后接着干活”。)

一个 I/O 线程可以并发处理 N 个客户端连接和读写操作，这从根本上解决了传统同步阻塞 I/O 一连接一线程模型，架构的性能、弹性伸缩能力和可靠性都得到了极大的提升。

基于 Buffer

传统的 I/O 是面向字节流或字符流的，以流式的方式顺序地从一个 Stream 中读取一个或多个字节, 因此也就不能随意改变读取指针的位置。

在 NIO 中，抛弃了传统的 I/O 流，而是引入了 Channel 和 Buffer 的概念。在 NIO 中，只能从 Channel 中读取数据到 Buffer 中或将数据从 Buffer 中写入到 Channel。

基于 Buffer 操作不像传统 IO 的顺序操作，NIO 中可以随意地读取任意位置的数据。

2.2 线程模型

数据报如何读取？读取之后的编解码在哪个线程进行，编解码后的消息如何派发，线程模型的不同，对性能的影响也非常大。

事件驱动模型

通常，我们设计一个事件处理模型的程序有两种思路：

轮询方式，线程不断轮询访问相关事件发生源有没有发生事件，有发生事件就调用事件处理逻辑
事件驱动方式，发生事件，主线程把事件放入事件队列，在另外线程不断循环消费事件列表中的事件，调用事件对应的处理逻辑处理事件。事件驱动方式也被称为消息通知方式，其实是设计模式中观察者模式的思路。

以 GUI 的逻辑处理为例，说明两种逻辑的不同:

轮询方式，线程不断轮询是否发生按钮点击事件，如果发生，调用处理逻辑。
事件驱动方式，发生点击事件把事件放入事件队列，在另外线程消费的事件列表中的事件，根据事件类型调用相关事件处理逻辑。

这里借用 O’Reilly 大神关于事件驱动模型解释图：

在这里插入图片描述
主要包括 4 个基本组件：

事件队列（event queue）：接收事件的入口，存储待处理事件。
分发器（event mediator）：将不同的事件分发到不同的业务逻辑单元。
事件通道（event channel）：分发器与处理器之间的联系渠道。
事件处理器（event processor）：实现业务逻辑，处理完成后会发出事件，触发下一步操作。

可以看出，相对传统轮询模式，事件驱动有如下优点：

可扩展性好，分布式的异步架构，事件处理器之间高度解耦，可以方便扩展事件处理逻辑
高性能，基于队列暂存事件，能方便并行异步处理事件

Reactor 线程模型

Reactor 是反应堆的意思，Reactor 模型是指通过一个或多个输入同时传递给服务处理器的服务请求的事件驱动处理模式。

服务端程序处理传入多路请求，并将它们同步分派给请求对应的处理线程，Reactor 模式也叫 Dispatcher 模式，即 I/O 多了复用统一监听事件，收到事件后分发(Dispatch 给某进程)，是编写高性能网络服务器的必备技术之一。

Reactor 模型中有 2 个关键组成：

Reactor，Reactor 在一个单独的线程中运行，负责监听和分发事件，分发给适当的处理程序来对 IO 事件做出反应。它就像公司的电话接线员，它接听来自客户的电话并将线路转移到适当的联系人。
Handlers，处理程序执行 I/O 事件要完成的实际事件，类似于客户想要与之交谈的公司中的实际官员。Reactor 通过调度适当的处理程序来响应 I/O 事件，处理程序执行非阻塞操作。

在这里插入图片描述

取决于 Reactor 的数量和 Hanndler 线程数量的不同，Reactor 模型有 3 个变种：

单 Reactor 单线程。
单 Reactor 多线程。
主从 Reactor 多线程。

可以这样理解，Reactor 就是一个执行 while (true) { selector.select(); …}循环的线程，会源源不断的产生新的事件，称作反应堆很贴切。

Netty 线程模型

Netty 主要基于主从 Reactors 多线程模型（如下图）做了一定的修改，其中主从 Reactor 多线程模型有多个 Reactor：

MainReactor 负责客户端的连接请求，并将请求转交给 SubReactor。
SubReactor 负责相应通道的 IO 读写请求
非 IO 请求（具体逻辑处理）的任务则会直接写入队列，等待 worker threads 进行处理

Scalable IO in Java 里面关于主从 Reactor 多线程模型的图：

在这里插入图片描述

**特别说明的是：**虽然 Netty 的线程模型基于主从 Reactor 多线程，借用了 MainReactor 和 SubReactor 的结构。但是实际实现上 SubReactor 和 Worker 线程在同一个线程池中：

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); 

ServerBootstrap server= new ServerBootstrap(); 
server.group(bossGroup, workerGroup)
.channel(NioServerSocketChannel. class);

上面代码中的 bossGroup 和 workerGroup 是 Bootstrap 构造方法中传入的两个对象，这两个 group 均是线程池：

bossGroup 线程池则只是在 Bind 某个端口后，获得其中一个线程作为 MainReactor，专门处理端口的 Accept 事件，每个端口对应一个 Boss 线程。
workerGroup 线程池会被各个 SubReactor 和 Worker 线程充分利用。

2.3 异步处理

异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后，调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后，通过状态、通知和回调来通知调用者。

Netty 中的 I/O 操作是异步的，包括 Bind、Write、Connect 等操作会简单的返回一个 ChannelFuture。

调用者并不能立刻获得结果，而是通过 Future-Listener 机制(事件监听)，用户可以方便的主动获取或者通过通知机制获得 IO 操作结果。

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

常见有如下操作：

通过 isDone 方法来判断当前操作是否完成。
通过 isSuccess 方法来判断已完成的当前操作是否成功
通过 getCause 方法来获取已完成的当前操作失败的原因
通过 isCancelled 方法来判断已完成的当前操作是否被取消
通过 addListener 方法来注册监听器，当操作已完成(isDone 方法返回完成)，将会通知指定的监听器；如果 Future 对象已完成，则理解通知指定的监听器

例如下面的代码中绑定端口是异步操作，当绑定操作处理完，将会调用相应的监听器处理逻辑。

serverBootstrap.bind(port).addListener(future -> {
    
     
	if(future.isSuccess()) {
    
     
		System.out. println( newDate() + ": 端口["+ port + "]绑定成功!"); 
	} else{
    
     
		System.err. println( "端口["+ port + "]绑定失败!"); 
	}
});

相比传统阻塞 I/O，执行 I/O 操作后线程会被阻塞住, 直到操作完成；异步处理的好处是不会造成线程阻塞，线程在 I/O 操作期间可以执行别的程序，在高并发情形下会更稳定和更高的吞吐量。

补充

Netty 的异步模型是建立在 future 和 callback 的之上的。callback 就是回调。重点说 Future，它的核心思想是：假设一个方法 fun，计算过程可能非常耗时，等待 fun返回显然不合适。那么可以在调用 fun 的时候，立马返回一个 Future，后续可以通过 Future去监控方法 fun 的处理过程(即： Future-Listener 机制)

Future 说明

表示异步的执行结果, 可以通过它提供的方法来检测执行是否完成，比如检索计算等等.
ChannelFuture 是一个接口： public interface ChannelFuture extends Future<Void>
我们可以添加监听器，当监听的事件发生时，就会通知到监听器

小结： 相比传统阻塞 I/O，执行 I/O 操作后线程会被阻塞住, 直到操作完成；异步处理的好处是不会造成线程阻塞，线程在 I/O 操作期间可以执行别的程序，在高并发情形下会更稳定和更高的吞吐量

2.4 Netty 架构设计

前面介绍完 Netty 相关一些理论，下面从功能特性、模块组件、运作过程来介绍 Netty 的架构设计。

功能特性

在这里插入图片描述
Netty 功能特性如下：

传输服务，支持 BIO 和 NIO。
容器集成，支持 OSGI、JBossMC、Spring、Guice 容器。
协议支持，HTTP、Protobuf、二进制、文本、WebSocket 等一系列常见协议都支持。还支持通过实行编码解码逻辑来实现自定义协议
Core 核心，可扩展事件模型、通用通信 API、支持零拷贝的 ByteBuf 缓冲对象。

模块组件

Bootstrap、ServerBootstrap

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 Bootstrap 类是客户端程序的启动引导类，ServerBootstrap 是服务端启动引导类。

Future、ChannelFuture

正如前面介绍，在 Netty 中所有的 IO 操作都是异步的，不能立刻得知消息是否被正确处理。

但是可以过一会等它执行完成或者直接注册一个监听，具体的实现就是通过 Future 和 ChannelFutures，他们可以注册一个监听，当操作执行成功或失败时监听会自动触发注册的监听事件。

Channel

Netty 网络通信的组件，能够用于执行网络 I/O 操作。Channel 为用户提供：

当前网络连接的通道的状态（例如是否打开？是否已连接？）
网络连接的配置参数（例如接收缓冲区大小）
提供异步的网络 I/O 操作(如建立连接，读写，绑定端口)，异步调用意味着任何 I/O 调用都将立即返回，并且不保证在调用结束时所请求的 I/O 操作已完成。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、失败或取消时回调通知调用方。
支持关联 I/O 操作与对应的处理程序。

不同协议、不同的阻塞类型的连接都有不同的 Channel 类型与之对应。下面是一些常用的 Channel 类型：

NioSocketChannel，异步的客户端 TCP Socket 连接。
NioServerSocketChannel，异步的服务器端 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 Sctp 服务器端连接，这些通道涵盖了 UDP 和 TCP 网络 IO 以及文件 IO。

Selector

Netty 基于 Selector 对象实现 I/O 多路复用，通过 Selector 一个线程可以监听多个连接的 Channel 事件。

当向一个 Selector 中注册 Channel 后，Selector 内部的机制就可以自动不断地查询(Select) 这些注册的 Channel 是否有已就绪的 I/O 事件（例如可读，可写，网络连接完成等），这样程序就可以很简单地使用一个线程高效地管理多个 Channel

NioEventLoop

NioEventLoop 中维护了一个线程和任务队列，支持异步提交执行任务，线程启动时会调用 NioEventLoop 的 run 方法，执行 I/O 任务和非 I/O 任务：

I/O 任务，即 selectionKey 中 ready 的事件，如 accept、connect、read、write 等，由 processSelectedKeys 方法触发。
非 IO 任务，添加到 taskQueue 中的任务，如 register0、bind0 等任务，由 runAllTasks 方法触发

两种任务的执行时间比由变量 ioRatio 控制，默认为 50，则表示允许非 IO 任务执行的时间与 IO 任务的执行时间相等。

NioEventLoopGroup

NioEventLoopGroup，主要管理 eventLoop 的生命周期，可以理解为一个线程池，内部维护了一组线程，每个线程(NioEventLoop)负责处理多个 Channel 上的事件，而一个 Channel 只对应于一个线程。

ChannelHandler

ChannelHandler 是一个接口，处理 I/O 事件或拦截 I/O 操作，并将其转发到其 ChannelPipeline(业务处理链)中的下一个处理程序。

ChannelHandler 本身并没有提供很多方法，因为这个接口有许多的方法需要实现，方便使用期间，可以继承它的子类：

ChannelInboundHandler 用于处理入站 I/O 事件
ChannelInboundHandler 用于处理入站 I/O 事件

或者使用以下适配器类：

ChannelInboundHandlerAdapter 用于处理入站 I/O 事件
ChannelOutboundHandlerAdapter 用于处理出站 I/O 操作
ChannelDuplexHandler 用于处理入站和出站事件

ChannelHandlerContext

保存 Channel 相关的所有上下文信息，同时关联一个 ChannelHandler 对象。

ChannelPipline

保存 ChannelHandler 的 List，用于处理或拦截 Channel 的入站事件和出站操作。

ChannelPipeline 实现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

下图引用 Netty 的 Javadoc 4.1 中 ChannelPipeline 的说明，描述了 ChannelPipeline 中 ChannelHandler 通常如何处理 I/O 事件。

I/O 事件由 ChannelInboundHandler 或 ChannelOutboundHandler 处理，并通过调用 ChannelHandlerContext 中定义的事件传播方法

例如 ChannelHandlerContext.fireChannelRead（Object）和ChannelOutboundInvoker.write（Object）转发到其最近的处理程序。

在这里插入图片描述

入站事件由自下而上方向的入站处理程序处理，如图左侧所示。入站 Handler 处理程序通常处理由图底部的 I/O 线程生成的入站数据。

通常通过实际输入操作（例如 SocketChannel.read（ByteBuffer））从远程读取入站数据

出站事件由上下方向处理，如图右侧所示。出站 Handler 处理程序通常会生成或转换出站传输，例如 write 请求。

I/O 线程通常执行实际的输出操作，例如 SocketChannel.write（ByteBuffer）。

在 Netty 中每个 Channel 都有且仅有一个 ChannelPipeline 与之对应，它们的组成关系如下：

在这里插入图片描述

一个 Channel 包含了一个 ChannelPipeline，而 ChannelPipeline 中又维护了一个由 ChannelHandlerContext 组成的双向链表，并且每个 ChannelHandlerContext 中又关联着一个 ChannelHandler。

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 head 往后传递到最后一个入站的 handler，出站事件会从链表 tail 往前传递到最前一个出站的 handler，两种类型的 handler 互不干扰。

2.5 Netty 工作原理架构

初始化并启动 Netty 服务端过程如下：

publicstaticvoidmain(String[]args){
    
    

	// 创建mainReactor
	NioEventLoopGroup boosGroup = new NioEventLoopGroup();

	// 创建工作线程组
	NioEventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

	final ServerBootstrap serverBootstrap =new ServerBootstrap();
	
	serverBootstrap
	// 组装NioEventLoopGroup
	.group(boosGroup,workerGroup)
	// 设置channel类型为NIO类型
	.channel(NioServerSocketChannel.class)
	// 设置连接配置参数
	.option(ChannelOption.SO_BACKLOG,1024)
	.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE,true)
	.childOption(ChannelOption.TCP_NODELAY,true)
	// 配置入站、出站事件handler
	.childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>(){
    
    

		@Override
		protected void init Channel(NioSocketChannel ch){
    
    
			// 配置入站、出站事件channelHandler
			ch.pipeline().addLast(...);
			ch.pipeline().addLast(...);
		}
	});

	// 绑定端口
	intport=8080;
	serverBootstrap.bind(port).addListener(future->{
    
    
		if(future.isSuccess()){
    
    
        	System.out.println(newDate()+": 端口["+port+"]绑定成功!");
        }else{
    
    
        	System.err.println("端口["+port+"]绑定失败!");
        }
	});
}

基本过程如下：

初始化创建 2 个 NioEventLoopGroup，其中 boosGroup 用于 Accetpt 连接建立事件并分发请求，workerGroup 用于处理 I/O 读写事件和业务逻辑。
基于 ServerBootstrap(服务端启动引导类)，配置 EventLoopGroup、Channel 类型，连接参数、配置入站、出站事件 handler。
绑定端口，开始工作。

结合上面介绍的 Netty Reactor 模型，介绍服务端 Netty 的工作架构图：

在这里插入图片描述

Server 端包含 1 个 Boss NioEventLoopGroup 和 1 个 Worker NioEventLoopGroup。

NioEventLoopGroup 相当于 1 个事件循环组，这个组里包含多个事件循环 NioEventLoop，每个 NioEventLoop 包含 1 个 Selector 和 1 个事件循环线程。

每个 Boss NioEventLoop 循环执行的任务包含 3 步：

轮询 Accept 事件。
处理 Accept I/O 事件，与 Client 建立连接，生成 NioSocketChannel，并将 NioSocketChannel 注册到某个 Worker NioEventLoop 的 Selector 上。
处理任务队列中的任务，runAllTasks。任务队列中的任务包括用户调用 eventloop.execute 或 schedule 执行的任务，或者其他线程提交到该 eventloop 的任务。

每个 Worker NioEventLoop 循环执行的任务包含 3 步：

轮询 Read、Write 事件。
处理 I/O 事件，即 Read、Write 事件，在 NioSocketChannel 可读、可写事件发生时进行处理。
处理任务队列中的任务，runAllTasks。

其中任务队列中的 Task 有 3 种典型使用场景。

用户程序自定义的普通任务

ctx.channel().eventLoop().execute( newRunnable() {
    
    
	@Override
	public void run(){
    
    
		//...
	}
});

非当前 Reactor 线程调用 Channel 的各种方法

例如在推送系统的业务线程里面，根据用户的标识，找到对应的 Channel 引用，然后调用 Write 类方法向该用户推送消息，就会进入到这种场景。最终的 Write 会提交到任务队列中后被异步消费。

用户自定义定时任务

ctx.channel().eventLoop().schedule( newRunnable() {
    
    

	@Override
	public void run(){
    
    
	}

}, 60, TimeUnit.SECONDS);

2.6 快速入门实例-HTTP 服务

// 服务器端
public class TestServer {
    
    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    
    

        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

        try {
    
    
            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
            serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childHandler(new TestServerInitializer());

            ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(6666).sync();

            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
    
    
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

/**
 * 说明
 * 1. SimpleChannelInboundHandler 是 ChannelInboundHandlerAdapter
 * 2. HttpObject 客户端和服务器端相互通讯的数据被封装成 HttpObject
 */
public class TestHttpServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<HttpObject> {
    
    

    /**
     * channelRead0 读取客户端数据
     */
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, HttpObject msg) throws Exception {
    
    

        System.out.println("对应的channel=" + ctx.channel() + " pipeline=" + ctx
                .pipeline() + " 通过pipeline获取channel" + ctx.pipeline().channel());

        System.out.println("当前ctx的handler=" + ctx.handler());

        //判断 msg 是不是 httpRequest请求
        if (msg instanceof HttpRequest) {
    
    

            System.out.println("ctx 类型=" + ctx.getClass());

            System.out.println("pipeline hashcode" + ctx.pipeline().hashCode() + " TestHttpServerHandler hash=" + this.hashCode());

            System.out.println("msg 类型=" + msg.getClass());
            System.out.println("客户端地址" + ctx.channel().remoteAddress());

            //获取到
            HttpRequest httpRequest = (HttpRequest) msg;
            //获取uri, 过滤指定的资源
            URI uri = new URI(httpRequest.uri());
            if ("/favicon.ico".equals(uri.getPath())) {
    
    
                System.out.println("请求了 favicon.ico, 不做响应");
                return;
            }
            //回复信息给浏览器 [http协议]

            ByteBuf content = Unpooled.copiedBuffer("hello, 我是服务器", CharsetUtil.UTF_8);

            //构造一个http的相应，即 HttpResponse
            FullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.OK, content);

            response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_TYPE, "text/plain");
            response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_LENGTH, content.readableBytes());

            //将构建好 response返回
            ctx.writeAndFlush(response);
        }
    }

}

public class TestServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
    
    

    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
    
    

        //向管道加入处理器
        //得到管道
        ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();

        //加入一个netty 提供的httpServerCodec codec =>[coder - decoder]
        //1. HttpServerCodec 是netty 提供的处理http的 编-解码器
        pipeline.addLast("MyHttpServerCodec", new HttpServerCodec());
        //2. 增加一个自定义的handler
        pipeline.addLast("MyTestHttpServerHandler", new TestHttpServerHandler());
        System.out.println("ok~~~~");
    }
}

对以上代码做一些解释：

bossGroup 和 workGroup 可以说是两个线程池，其中 bossGroup 是用来接受请求的，而 workGroup 是用来执行 IO 操作的（先粗略这么理解，后面有详细说明）
ServerBootstrap 是服务端启动类，需要绑定端口信息，channel() 用来指明是哪种协议的通道（上面提及过有 TCP，UDP...），childHandler() 用来指明，用什么 Handler 来处理客户端发过来的事件
在TestServerInitializer类中，我们通过 addLast() 方法，添加了两个 handler，一个是 netty 提供的，一个是我们自定义的
在 HttpServerCodec 中，服务端接受到客户端的信息，并且根据 HTTP 协议来解析数据，然后封装成 HttpObject (实际上是 HttpRequest，不过 HttpRequest 继承 HttpObject ) 传到下一个 handler 处理，在我们自定义的handler 写我们的业务逻辑代码

疑惑

绑定端口就是bootstrap启动类开始运作的时候，那么怎么建立连接呢？

bootstrap.bind(port).sync();这个代码底层就是server.accpet()建立连接。

先看看 sync() 函数源代码，可知道该函数会使线程阻塞。

public Promise<V> sync() throws InterruptedException {
    
    
        this.await();
        this.rethrowIfFailed();
        return this;
    }

bind 函数会返回一个future对象，sync 会使线程阻塞，那么线程什么时候会被唤醒呢？

bind 函数会调用底层函数来绑定端口，并且设置一系列的初始化，创建一系列对象，会开启其他线程例如会使用bossGroup线程池里面的线程来循环监听是否有客户端连接，等到这些初始化操作都设置完，future对象所在的线程才会被唤醒。

虽然 sync 会阻塞线程，但是从另一角度来看，我们知道，当调用的sync()方法所返回的ChannelFuture里面的动作一定是已经完成了。所以调用的sync()的目的就是保证ChannelFuture已经完成了。

channelFuture.channel().closeFuture().sync(); 作用？

channelFuture.channel().closeFuture().sync(); 执行完会使主线程 wait 阻塞后续逻辑执行。
这个语句的主要目的是，如果缺失上述代码，则main方法所在的线程，即主线程会在执行完bind().sync()方法后，会进入finally 代码块，之前的启动的nettyserver也会随之关闭掉，整个程序都结束了。

让线程进入wait状态，也就是main线程暂时不会执行到finally里面，nettyserver也持续运行，如果监听到关闭事件，可以优雅的关闭通道和nettyserver，虽然这个例子中，永远不会监听到关闭事件。也就是说这个例子是仅仅为了展示存在api shutdownGracefully，可以优雅的关闭nettyserver。

如果我们不想加f.channel().closeFuture().sync()又想保证程序正常运行怎么办，简单，去掉finally 里面关闭nettyserver的语句即可

Netty是异步非阻塞框架中的异步是如何体现的？

一是异步事件处理，Event被放入EventQueue即可返回，后续再从Queue里消费处理；(后面会详细说明这个)

二是异步IO，包括Bind、Write等操作会返回一个ChannelFuture，进而异步拿到结果，不会造成线程block。

serverBootstrap.bind(port).addListener(future -> {
    
    
       if (future.isSuccess()) {
    
    
           System.out.println("success, port: " + port);
       } else {
    
    
           System.out.println("failed, port: " + port);
       }
   });

补充

如果用户操作调用了sync或者await方法，会在对应的future对象上阻塞用户线程，例如future.channel().closeFuture().sync()

而最终触发future对象的notify(唤醒)动作都是通过eventLoop线程轮询任务完成的，例如对关闭的 sync，因为不论是用户直接关闭或者eventLoop的轮询状态关闭，都会在eventLoop的线程内完成notify动作，所以不要在IO线程内调用future对象的sync或者await方法，因为应用程序代码都是编写的channelHandler，而channelHandler是在eventLoop的线程内执行的，所以是不能在channelHandler中调用sync或者await方法的。

https://blog.csdn.net/benluobobo/article/details/53870347

2.7. 流量整形

https://www.jianshu.com/p/0e136a6315b1

2.8. 优雅停机

2.9.Netty架构剖析之安全性

3. 核心模块组件

3.1 Bootstrap、ServerBootstrap

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 Bootstrap 类是客户端程序的启动引导类，ServerBootstrap 是服务端启动引导类
常见的方法有

public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup)，该方法用于服务器端，用来设置两个 EventLoop
public B group(EventLoopGroup group) ，该方法用于客户端，用来设置一个 EventLoop
public B channel(Class<? extends C> channelClass)，该方法用来设置一个服务器端的通道实现
public <T> B option(ChannelOption<T> option, T value)，用来给 ServerChannel 添加配置
public <T> ServerBootstrap childOption(ChannelOption<T> childOption, T value)，用来给接收到的通道添加配置
public ServerBootstrap childHandler(ChannelHandler childHandler)，该方法用来设置业务处理类（自定义的 handler）
public ChannelFuture bind(int inetPort) ，该方法用于服务器端，用来设置占用的端口号
public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort) ，该方法用于客户端，用来连接服务器

3.2 Future、ChannelFuture

Netty 中所有的 IO 操作都是异步的，不能立刻得知消息是否被正确处理。但是可以过一会等它执行完成或者直接注册一个监听，具体的实现就是通过 Future 和 ChannelFutures，他们可以注册一个监听，当操作执行成功或失败时监听会自动触发注册的监听事件
常见的方法有

Channel channel()，返回当前正在进行 IO 操作的通道
ChannelFuture sync()，等待异步操作执行完毕

在并发编程中，我们通常会用到一组非阻塞的模型:Promise,Future,Callback。其中的Future表示一个可能还没有实际完成的异步任务的结果,针对这个结果添加Callback以便在执行任务成功或者失败后做出响应的操作。

而经由Promise交给执行者，任务执行者通过Promise可以标记任务完成或者失败。以上这套模型是很多异步非阻塞框架的基础。

具体的理解可参见JDK的FutureTask和Callable。JDK的实现版本，在获取最终结果的时候，不得不做一些阻塞的方法等待最终结果的到来。

Netty的Future机制是JDK机制的一个子版本，它支持给Future添加Listener，以方便EventLoop在任务调度完成之后调用。

Future提供了一套高效便捷的非阻塞并行操作管理方案。其基本思想很简单，所谓Future，指的是一类占位符对象，用于指代某些尚未完成的计算的结果。一般来说，由Future指代的计算都是并行执行的，计算完毕后可另行获取相关计算结果。以这种方式组织并行任务，便可以写出高效、异步、非阻塞的并行代码。

默认情况下，future和promise并不采用一般的阻塞操作，而是依赖回调进行非阻塞操作。为了在语法和概念层面更加简明扼要地使用这些回调。当然，future仍然支持阻塞操作——必要时，可以阻塞(sync、await、awaitUninterruptibly)等待future（不过并不鼓励这样做）。

Future

所谓Future，是一种用于指代某个尚未就绪的值的对象。而这个值，往往是某个计算过程的结果：

若该计算过程尚未完成，我们就说该Future未就位；
若该计算过程正常结束，或中途抛出异常，我们就说该Future已就位。

Future的就位分为两种情况：

当Future带着某个值就位时，我们就说该Future携带计算结果成功就位。
当Future因对应计算过程抛出异常而就绪，我们就说这个Future因该异常而失败。

Future的一个重要属性在于它只能被赋值一次。一旦给定了某个值或某个异常，future对象就变成了不可变对象——无法再被改写。

Callbacks(回调函数)

Callback用于对计算的最终结果Future做一些后续的处理，以便我们能够用它来做一些有用的事。我们经常对计算结果感兴趣而不仅仅是它的副作用。

Promises

如果说futures是为了一个还没有存在的结果，而当成一种只读占位符的对象类型去创建，那么Promise就被认为是一个可写的，可以实现一个Future的单一赋值容器。这就是说，promise通过这种success方法可以成功去实现一个带有值的future。相反的，因为一个失败的promise通过failure方法就会实现一个带有异常的future。

Future和Promise的区别

Promise与Future的区别在于，Future是Promise的一个只读的视图，也就是说Future没有设置任务结果的方法，只能获取任务执行结果或者为Future添加回调函数。

3.3 Channel

Netty 网络通信的组件，能够用于执行网络 I/O 操作。
通过Channel 可获得当前网络连接的通道的状态
通过Channel 可获得网络连接的配置参数（例如接收缓冲区大小）
Channel 提供异步的网络 I/O 操作(如建立连接，读写，绑定端口)，异步调用意味着任何 I/O 调用都将立即返回，并且不保证在调用结束时所请求的 I/O 操作已完成
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、失败或取消时回调通知调用方
支持关联 I/O 操作与对应的处理程序
不同协议、不同的阻塞类型的连接都有不同的 Channel 类型与之对应，常用的 Channel 类型:

NioSocketChannel，异步的客户端 TCP Socket 连接。
NioServerSocketChannel，异步的服务器端 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 Sctp 服务器端连接，这些通道涵盖了 UDP 和 TCP 网络 IO 以及文件 IO。

3.4 Selector

Netty 基于 Selector 对象实现 I/O 多路复用，通过 Selector 一个线程可以监听多个连接的 Channel 事件。
当向一个 Selector 中注册 Channel 后，Selector 内部的机制就可以自动不断地查询(Select) 这些注册的 Channel 是否有已就绪的 I/O 事件（例如可读，可写，网络连接完成等），这样程序就可以很简单地使用一个线程高效地管理多个 Channel

3.5 ChannelHandler及其实现类

ChannelHandler 是一个接口，处理 I/O 事件或拦截 I/O 操作，并将其转发到其 ChannelPipeline(业务处理链)中的下一个处理程序。
ChannelHandler 本身并没有提供很多方法，因为这个接口有许多的方法需要实现，方便使用期间，可以继承它的子类
ChannelHandler及其实现类一览图

在这里插入图片描述

ChannelInboundHandler 用于处理入站 I/O 事件。
ChannelOutboundHandler 用于处理出站 I/O 操作。

适配器

ChannelInboundHandlerAdapter 用于处理入站 I/O 事件。
ChannelOutboundHandlerAdapter 用于处理出站 I/O 操作。
ChannelDuplexHandler 用于处理入站和出站事件。

我们经常需要自定义一个 Handler 类去继承 ChannelInboundHandlerAdapter，然后通过重写相应方法实现业务逻辑

补充

出站和入站是什么意思？

入站即读取客户端发送过来的数据
出站即将数据写到客户端

在这里插入图片描述

再举个例子详细说明：

read()

客户端需要发送一段文本 “hello” 给服务端
我们知道，网络中传输的都是二进制数据，所以 “hello” 字符串会转化为二进制数字（可以理解为编码），传送到服务端
服务端自然会接受读取到这个二进制数据，但我们知道这不是我们真实要的数据，我们要的应该是 “hello”，而不是字节数据，所以需要对数据进行处理，才能使用，这就是 handler 的作用，通过handler 对传送过来的字节数据解码转为 hello 再处理
而这种 handler 就是 InboundHandler

write()

服务端回显消息给客户端，比如一段文本 “我已收到消息”
同样，我们需要将数据进行编码才能发送给客户端，也就是说要有通过 handler 将 “我已收到消息” 编码为字节数据，才能通过 send 方法，将数据发送到客户端
这种 handler 就是 OutboundHandler

看到这里，我想你已经明白，为什么客户端那里的两个思考的问题

很显然，客户端也要对数据进行编码，解码，才能操作

总结：

Netty官方有关出站入站机制的解释：

在这里插入图片描述

入站操作主要是指读取数据的操作；而出站操作主要是指写入数据的操作
入站会从先读取，再执行入站的Handler；出站会先执行出站的Handler，再写入

3.6 Pipeline 和ChannelPipeline

在这里插入图片描述

ChannelPipeline 是一个重点：

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。(也可以这样理解：ChannelPipeline 是保存ChannelHandler 的List，用于处理或拦截 Channel 的入站事件和出站操作)
ChannelPipeline 实现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
在Netty 中每个Channel 都有且仅有一个ChannelPipeline 与之对应，它们的组成关系如下

一个 Channel 包含了一个 ChannelPipeline，而 ChannelPipeline 中又维护了一个由 ChannelHandlerContext 组成的双向链表，并且每个 ChannelHandlerContext 中又关联着一个 ChannelHandler

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 head 往后传递到最后一个入站的 handler，出站事件会从链表 tail 往前传递到最前一个出站的 handler，两种类型的 handler 互不干扰

常用方法

//把一个业务处理类（handler）添加到链中的第一个位置
ChannelPipeline addFirst(ChannelHandler... handlers)
//把一个业务处理类（handler）添加到链中的最后一个位
ChannelPipeline addLast(ChannelHandler... handlers)

3.7 ChannelHandlerContext

保存 Channel 相关的所有上下文信息，同时关联一个 ChannelHandler 对象

上下文是运行环境，运行环境包括你设置的各种变量或参数的值，或者创建的类。
可以理解为某个对象的所有信息（也可以说，上下文就代表了那个对象）。例如，CPU 当前正在执行某个程序，但是突然有个紧急进程需要使用CPU，CPU只能中断当前的程序，但执行完紧急进程之后，还是要回来执行那个程序，所以需要保存那个进程的中断点，变量，等所有信息，其实就是进程的上下文信息。

即ChannelHandlerContext 中包含一个具体的事件处理器 ChannelHandler ，同时ChannelHandlerContext 中也绑定了对应的 pipeline 和 Channel 的信息，方便对 ChannelHandler进行调用。
常用方法

//关闭通道
ChannelFuture close()
//刷新
ChannelOutboundInvoker flush()
// 将数据写到 ChannelPipeline 中当前ChannelHandler 的下一个 ChannelHandler 开始处理（出站）
ChannelFuture writeAndFlush(Object msg)

3.8 ChannelOption

Netty 在创建 Channel 实例后,一般都需要设置 ChannelOption 参数
ChannelOption 参数如下:

ChannelOption.SO_BACKLOG

ChannelOption.SO_BACKLOG对应的是tcp/ip协议listen函数中的backlog参数。函数listen(int socketfd, int backlog)用来初始化服务端可连接队列。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，服务端将不能处理的客户端连接请求放在队列中等待处理，backlog参数指定了队列的大小

ChannelOption.SO_KEEPALIVE

参数对应于套接字选项中的SO_KEEPALIVE，该参数用于设置TCP连接，当设置该选项以后，连接会测试链接的状态，这个选项用于可能长时间没有数据交流的连接。当设置该选项以后，如果在两小时内没有数据的通信时，TCP会自动发送一个活动探测数据报文。

ChannelOption.SO_REUSEADDR

ChanneOption.SO_REUSEADDR对应于套接字选项中的SO_REUSEADDR，这个参数表示允许重复使用本地地址和端口。比如，某个服务器进程占用了TCP的80端口进行监听，此时再次监听该端口就会返回错误，使用该参数就可以解决问题，该参数允许共用该端口，这个在服务器程序中比较常使用。比如某个进程非正常退出，该程序占用的端口可能要被占用一段时间才能允许其他进程使用，而且程序死掉以后，内核一需要一定的时间才能够释放此端口，不设置SO_REUSEADDR就无法正常使用该端口。

ChannelOption.SO_SNDBUF和ChannelOption.SO_RCVBUF

ChannelOption.SO_SNDBUF参数对应于套接字选项中的SO_SNDBUF，ChannelOption.SO_RCVBUF参数对应于套接字选项中的SO_RCVBUF这两个参数用于操作发送缓冲区大小和接受缓冲区大小。接收缓冲区用于保存网络协议站内收到的数据，直到应用程序读取成功，发送缓冲区用于保存发送数据，直到发送成功。

ChannelOption.SO_LINGER

ChannelOption.SO_LINGER参数对应于套接字选项中的SO_LINGER，Linux内核默认的处理方式是当用户调用close（）方法的时候，函数返回，在可能的情况下，尽量发送数据，不一定保证会发送剩余的数据，造成了数据的不确定性，使用SO_LINGER可以阻塞close()的调用时间，直到数据完全发送。

ChannelOption.TCP_NODELAY

ChannelOption.TCP_NODELAY参数对应于套接字选项中的TCP_NODELAY,该参数的使用与Nagle算法有关。Nagle算法是将小的数据包组装为更大的帧然后进行发送，而不是输入一次发送一次，因此在数据包不足的时候会等待其他数据的到来，组装成大的数据包进行发送，虽然该算法有效提高了网络的有效负载，但是却造成了延时。而该参数的作用就是禁止使用Nagle算法，使用于小数据即时传输。和TCP_NODELAY相对应的是TCP_CORK，该选项是需要等到发送的数据量最大的时候，一次性发送数据，适用于文件传输。

3.9 EventLoopGroup 和其实现类NioEventLoopGroup

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。
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 服务器端编程中，我们一般都需要提供两个 EventLoopGroup，例如：BossEventLoopGroup 和 WorkerEventLoopGroup。
通常一个服务端口即一个 ServerSocketChannel对应一个Selector 和一个EventLoop线程。BossEventLoop 负责接收客户端的连接并将 SocketChannel 交给 WorkerEventLoopGroup 来进行 IO 处理

BossEventLoopGroup 通常是一个单线程的 EventLoop，EventLoop 维护着一个注册了ServerSocketChannel 的 Selector 实例，BossEventLoop 不断轮询 Selector 将连接事件分离出来
通常是 OP_ACCEPT 事件，然后将接收到的 SocketChannel 交给 WorkerEventLoopGroup
WorkerEventLoopGroup 会由 next 选择其中一个 EventLoop来将这个 SocketChannel 注册到其维护的 Selector 并对其后续的 IO 事件进行处理

常用方法

// 构造方法
public NioEventLoopGroup()
//优雅断开连接，关闭线程
public Future<?> shutdownGracefully()

3. Unpooled 类

Netty 提供一个专门用来操作缓冲区(即Netty的数据容器)的工具类
常用方法如下所示

//通过给定的数据和字符编码返回一个 ByteBuf 对象（类似于 NIO 中的 ByteBuffer 但有区别）
public static ByteBuf copiedBuffer(CharSequence string, Charset charset)

举例说明Unpooled获取 Netty的数据容器ByteBuf 的基本使用

public class NettyByteBuf01 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    


        //创建一个ByteBuf
        //说明
        //1. 创建 对象，该对象包含一个数组arr , 是一个byte[10]
        //2. 在netty 的buffer中，不需要使用flip 进行反转
        //   底层维护了 readerIndex 和 writerIndex
        //3. 通过 readerIndex 和  writerIndex 和  capacity， 将buffer分成三个区域
        // 0---readerIndex 已经读取的区域
        // readerIndex---writerIndex ， 可读的区域
        // writerIndex -- capacity, 可写的区域
        ByteBuf buffer = Unpooled.buffer(10);

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
    
    
            buffer.writeByte(i);
        }

        //10
        System.out.println("capacity=" + buffer.capacity());
        //输出
        for (int i = 0; i < buffer.capacity(); i++) {
    
    
        	// 根据索引找到数据
            System.out.println(buffer.getByte(i));
        }
        for (int i = 0; i < buffer.capacity(); i++) {
    
    
        	// readerIndex 指针会自动后移来读取数据
            System.out.println(buffer.readByte());
        }
        System.out.println("执行完毕");
    }
}

public class NettyByteBuf02 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    

        //创建ByteBuf
        ByteBuf byteBuf = Unpooled.copiedBuffer("hello,world!", StandardCharsets.UTF_8);

        //使用相关的方法// true
        if (byteBuf.hasArray()) {
    
    

            byte[] content = byteBuf.array();

            //将 content 转成字符串
            System.out.println(new String(content, StandardCharsets.UTF_8));

            System.out.println("byteBuf=" + byteBuf);

            // 0
            System.out.println(byteBuf.arrayOffset());
            // 0
            System.out.println(byteBuf.readerIndex());
            // 12
            System.out.println(byteBuf.writerIndex());
            // 36
            System.out.println(byteBuf.capacity());

            //System.out.println(byteBuf.readByte());
            //104
            System.out.println(byteBuf.getByte(0));

            //可读的字节数  12
            int len = byteBuf.readableBytes();
            System.out.println("len=" + len);

            //使用for取出各个字节
            for (int i = 0; i < len; i++) {
    
    
                System.out.println((char) byteBuf.getByte(i));
            }

            //按照某个范围读取
            System.out.println(byteBuf.getCharSequence(0, 4, StandardCharsets.UTF_8));
            System.out.println(byteBuf.getCharSequence(4, 6, StandardCharsets.UTF_8));
        }
    }
}

4. Netty 应用实例-群聊系统

服务端

public class GroupChatServer {
    
    

    private int port;

    public GroupChatServer(int port) {
    
    
        this.port = port;
    }

    /**
     * 编写run方法，处理客户端的请求
     */
    public void run() throws Exception {
    
    

        //创建两个线程组
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        //8个NioEventLoop
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

        try {
    
    
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();

            b.group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)
                    .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
    
    

                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
    
    

                            //获取到pipeline
                            ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                            //向pipeline加入解码器，将字节数据转换为 String 数据
                            pipeline.addLast("decoder", new StringDecoder());
                            //向pipeline加入编码器
                            pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder());
                            //加入自己的业务处理handler
                            pipeline.addLast(new GroupChatServerHandler());

                        }
                    });

            System.out.println("netty 服务器启动");
            ChannelFuture channelFuture = b.bind(port).sync();

            //监听关闭
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
    
    
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }

    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
    
    
        new GroupChatServer(7000).run();
    }
}

入站 handler

public class GroupChatServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<String> {
    
    

    //public static List<Channel> channels = new ArrayList<Channel>();

    //使用一个hashMap 管理
    //public static Map<String, Channel> channels = new HashMap<String,Channel>();

    /**
     * 定义一个channel 组，管理所有的channel
     * GlobalEventExecutor.INSTANCE) 是全局的事件执行器，是一个单例
     */
    private static ChannelGroup channelGroup = new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE);
    public static final DateTimeFormatter DATE_TIME_FORMATTER = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd'T'HH:mm:ss.SSS");

    /**
     * handlerAdded 表示连接建立，一旦连接，第一个被执行
     * 将当前channel 加入到  channelGroup
     */
    @Override
    public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
    
    
        Channel channel = ctx.channel();
        //将该客户加入聊天的信息推送给其它在线的客户端
        //该方法会将 channelGroup 中所有的channel 遍历，并发送 消息，我们不需要自己遍历
        channelGroup.writeAndFlush("[客户端]" + channel.remoteAddress() + " 加入聊天" + DATE_TIME_FORMATTER.format(LocalDateTime.now()) + " \n");
        channelGroup.add(channel);
    }

    /**
     * 断开连接, 将xx客户离开信息推送给当前在线的客户
     */
    @Override
    public void handlerRemoved(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
    
    
        Channel channel = ctx.channel();
        channelGroup.writeAndFlush("[客户端]" + channel.remoteAddress() + " 离开了\n");
        System.out.println("channelGroup size" + channelGroup.size());
    }

    /**
     * 表示channel 处于活动状态, 提示 xx上线
     */
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
    
    
        System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() + " 上线了~");
    }

    /**
     * 表示channel 处于不活动状态, 提示 xx离线了
     */
    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
    
    
        System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() + " 离线了~");
    }

    /**
     * 读取数据
     */
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception {
    
    
        //获取到当前channel
        Channel channel = ctx.channel();
        //这时我们遍历channelGroup, 根据不同的情况，回送不同的消息
        channelGroup.forEach(ch -> {
    
    
            //不是当前的channel,转发消息
            if (channel != ch) {
    
    
                ch.writeAndFlush("[客户]" + channel.remoteAddress() + " 发送了消息" + msg + "\n");
            } else {
    
    
                //回显自己发送的消息给自己
                ch.writeAndFlush("[自己]发送了消息" + msg + "\n");
            }
        });
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
    
    
        //关闭通道
        ctx.close();
    }
}

客户端

public class GroupChatClient {
    
    

    private final String host;
    private final int port;

    public GroupChatClient(String host, int port) {
    
    
        this.host = host;
        this.port = port;
    }

    public void run() throws Exception {
    
    
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();

        try {
    
    
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap()
                    .group(group)
                    .channel(NioSocketChannel.class)
                    .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
    
    

                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
    
    
                            //得到pipeline
                            ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                            //加入相关handler
                            pipeline.addLast("decoder", new StringDecoder());
                            pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder());
                            //加入自定义的handler
                            pipeline.addLast(new GroupChatClientHandler());
                        }
                    });

            ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect(host, port).sync();
            //得到channel
            Channel channel = channelFuture.channel();
            System.out.println("-------" + channel.localAddress() + "--------");
            //客户端需要输入信息，创建一个扫描器
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            while (scanner.hasNextLine()) {
    
    
                String msg = scanner.nextLine();
                //通过channel 发送到服务器端
                channel.writeAndFlush(msg + "\r\n");
            }
        } finally {
    
    
            group.shutdownGracefully();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
    
    
        new GroupChatClient("127.0.0.1", 7000).run();
    }
}

客户端处理信息的 handler

public class GroupChatClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<String> {
    
    
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception {
    
    
        System.out.println(msg.trim());
    }
}

简略分析：

服务器端

服务器端监听 7000 端口，监听 IO 事件
服务端设置了三个handler，两个是 netty 提供的，还有一个自定义的
StringDecoder 本质是一个（入站）handler，会将字节数据解码成字符串数据，然后再交给我们自定义的GroupChatServerHandler（下一个Handler）处理。（这里有一个细节，注意到我们的自定义handler 实现了 SimpleChannelInboundHandler，并且泛型是 String，如果我们的数据不是 String，那么是不会交给我们这个 handler 来处理的，当然，我们这里会被该hander 处理，因为在StringDecoder 中，已经将字节数据转换为字符串了）
StringEncoder 本质是一个（出站）handler，会将字符串数据编码成字节数据
还有一个小细节，我们添加了出站和入站的 handler，虽然用的都是同一个方法，但由于这两种的 handler 是不同类型的，所以在出站中只会用到出站的handler，入站只会用入站的handler

客户端

客户端接受用户输入的字符串，并且通过 StringEncoder 编码为字节数据，再发送给服务端
客户端接受数据时，会将字节数据通过 StringDecoder 解码为字符串数据，然后交给我们自定义的 handler 处理

疑惑

都说 handler 会将数据处理完然后再将数据转换为其他类型转给下一个符合条件的handler（符合数据类型的handler），那么数据未处理之前，是什么数据类型呢？
是 ByteBuf 类型，也就是说，我们接受到字节数据，netty 会将数据封装在 ByteBuf 中，也就是说，如果在上面例子中，我们不想使用 netty 自带的 StringDecoder 帮我们处理字节数据的话，可以自定义 handler 来处理字节数据，只需SimpleChannelInboundHandler< ByteBuf >
既然说在 handler 中可以处理数据，可以将数据封装成其他类型，然后传给下一个handler 处理，那么要怎么实现数据转换呢？

Netty实现数据格式转换的方式是继承实现

ByteToMessageDecoder（解码，入站）
MessageToByteEncoder（编码，出站）

ByteToMessageDecoder在数据流转过程中承担角色如下所示：

在这里插入图片描述

MessageToByteEncoder在数据流转过程中承担角色如下所示：

在这里插入图片描述

PS：后面会详细说明他们用途

Netty中有哪些自带的ChannelHandler?

SslHandler:负责对请求进行加密和解密，是放在ChannelPipeline中的第一个ChannelHandler

在这里插入图片描述

HttpClientCodec和HttpServerCodec：HttpClientCodec负责将请求字节解码为HttpRequest、HttpContent和LastHttpContent消息，以及对应的转为字节；HttpServerCodec负责服务端中将字节码解析成HttpResponse、HttpContent和LastHttpContent消息，以及对应的将它转为字节

HttpServerCodec 里面组合了HttpResponseEncoder和HttpRequestDecoder
HttpClientCodec 里面组合了HttpRequestEncoder和HttpResponseDecoder

HttpObjectAggregator: 负责将http聚合成完整的消息，而不是原始的多个部分
HttpContentCompressor和HttpContentDecompressor：HttpContentCompressor用于服务器压缩数据，HttpContentDecompressor用于客户端解压数据
IdleStateHandler：连接空闲时间过长，触发IdleStateEvent事件
ReadTimeoutHandler：指定时间内没有收到任何的入站数据，抛出ReadTimeoutException异常,并关闭channel
WriteTimeoutHandler：指定时间内没有任何出站数据写入，抛出WriteTimeoutException异常，并关闭channel
DelimiterBasedFrameDecoder：使用任何用户提供的分隔符来提取帧的通用解码器
FixedLengthFrameDecoder：提取在调用构造函数时的定长帧
ChunkedWriteHandler：将大型文件从文件系统复制到内存【DefaultFileRegion进行大型文件传输】

java - （一）netty

1.Netty 简介

2.Netty 高性能设计

2.1 I/O 模型

2.2 线程模型

2.3 异步处理

补充

2.4 Netty 架构设计

2.5 Netty 工作原理架构

2.6 快速入门实例-HTTP 服务

2.7. 流量整形

2.8. 优雅停机

2.9.Netty架构剖析之安全性

3. 核心模块组件

3.1 Bootstrap、ServerBootstrap

3.2 Future、ChannelFuture

Future

Callbacks(回调函数)

Promises

Future和Promise的区别

3.3 Channel

3.4 Selector

3.5 ChannelHandler及其实现类

3.6 Pipeline 和ChannelPipeline

3.7 ChannelHandlerContext

3.8 ChannelOption

3.9 EventLoopGroup 和其实现类NioEventLoopGroup

3. Unpooled 类

4. Netty 应用实例-群聊系统

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