netty学习笔记09 - Netty的核心模块组件

Bootstrap、ServerBootstrap

作用

  • Bootstrap 意思是引导,一个Netty程序通常由一个Bootstrap开始,主要作用是配置整个Netty程序,串联各个组件,Netty中的Bootstrap类是客户端的启动程序引导类,ServerBootstrap是服务端启动引导类

常用方法

  • 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 B option(ChannelOption option, T value),用来给 ServerChannel 添加配置
  • public ServerBootstrap childOption(ChannelOption 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,用来连接服务器端

Future、ChannelFuture

  1. 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。但是可以过一会等他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ChannelFuture,他们可以注册一个监听,当操作执行成功或者 失败时监听会自动触发注册的监听事件。

  2. 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

Channel

  1. Netty 网络通信的组件,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
  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、失败或取消时回调通知调用方
  6. 支持关联 I/O 操作与对应的处理程序
  7. 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。

Selector

  1. 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。
  2. 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

ChannelHandler及其实现类

  1. 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。

  2. 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

  3. ChannelHandler 及其实现类一览图(后)
    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

  4. 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,我们接下来看看一般都需要重写哪些方法

public class ChannelInboundHandlerAdapter extends ChannelHandlerAdapter implements ChannelInboundHandler {  
 public ChannelInboundHandlerAdapter() { }    
 public void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {        ctx.fireChannelRegistered();    }    
 public void channelUnregistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {        ctx.fireChannelUnregistered();    }    
 //通道就绪事件    
 public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {        ctx.fireChannelActive();    }   
 public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {        ctx.fireChannelInactive();    }    
 //通道读取数据事件    
 public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {        ctx.fireChannelRead(msg);    }    
 //数据读取完毕事件    
 public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {        ctx.fireChannelReadComplete();    }    
 public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {        ctx.fireUserEventTriggered(evt);    }    
 public void channelWritabilityChanged(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {        ctx.fireChannelWritabilityChanged();    }    
 //通道发生异常事件    
 public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {        ctx.fireExceptionCaught(cause);    }}

Pipeline 和 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。(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)

  2. 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

  3. 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
  4. 常用方法

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

ChannelHandlerContext

  1. 保存 Channel 相关的所有上下文信息,同时关联一个 ChannelHandler 对象
  2. 即ChannelHandlerContext 中 包 含 一 个 具 体 的 事 件 处 理 器 ChannelHandler , 同 时ChannelHandlerContext 中也绑定了对应的 pipeline 和 Channel 的信息,方便对 ChannelHandler进行调用.
  3. 常用方法

    ChannelFuture close(),关闭通道
    ChannelOutboundInvoker flush(),刷新
    ChannelFuture writeAndFlush(Object msg) , 将 数 据 写 到 ChannelPipeline 中 当 前
    ChannelHandler 的下一个 ChannelHandler 开始处理(出站)

ChannelOption

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

    ChannelOption.SO_BACKLOG
    对应 TCP/IP 协议 listen 函数中的 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,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
    一直保持连接活动状态

EventLoopGroup 和其实现类 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 服务器端编程中,我们一般都需要提供两个 EventLoopGroup,例如:BossEventLoopGroup 和 WorkerEventLoopGroup。

  3. 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,如下图所示

在这里插入图片描述

  • 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

Unpooled 类

  1. 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
  2. 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)

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