Netty 网络编程的秘籍,看这一篇够了_世界观速讯
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(资料图片仅供参考)
传统的IO模型的web容器,比如老版本的Tomcat,为了增加系统的吞吐量,需要不断增加系统核心线程数量,或者通过水平扩展服务器数量,来增加系统处理请求的能力。 有了NIO之后,一个线程即可处理多个连接事件,基于多路复用模型的Netty框架,不仅降低了使用NIO的复杂度,
优点Netty是一款以java NIO为基础,基于事件驱动模型支持异步、高并发的网络应用框架
API使用简单,开发门槛低,简化了NIO开发网络程序的复杂度功能强大,预置多种编解码功能,支持多种主流协议,比如Http、WebSocket。定制能力强,可以通过ChannelHandler对通信框架灵活扩展。性能高,支持异步非阻塞通信模型成熟稳定,社区活跃,已经修复了Java NIO所有的Bug。经历了大规模商业应用的考验,质量有保证。IO模型select、poll和epoll
操作系统内核基于这些函数实现非阻塞IO,以此实现多路复用模型
selectselect
select 调用需要传入 fd 数组,需要拷贝一份到内核,高并发场景下这样的拷贝消耗的资源是惊人的。(可优化为不复制)select 在内核层仍然是通过遍历的方式检查文件描述符的就绪状态,是个同步过程,只不过无系统调用切换上下文的开销。(内核层可优化为异步事件通知)select 仅仅返回可读文件描述符的个数,具体哪个可读还是要用户自己遍历。(可优化为只返回给用户就绪的文件描述符,无需用户做无效的遍历)pool和 select 的主要区别就是,去掉了 select 只能监听 1024 个文件描述符的限制
epoolepool
内核中保存一份文件描述符集合,无需用户每次都重新传入,只需告诉内核修改的部分即可。内核不再通过轮询的方式找到就绪的文件描述符,而是通过异步 IO 事件唤醒。内核仅会将有 IO 事件的文件描述符返回给用户,用户也无需遍历整个文件描述符集合。Reactor模型一、单Reactor单线程1)可以实现通过一个阻塞对象监听多个链接请求
2)Reactor对象通过select监听客户端请求事件,通过dispatch进行分发
3)如果是建立链接请求,则由Acceptor通过accept处理链接请求,然后创建一个Handler对象处理完成链接后的各种事件
4)如果不是链接请求,则由Reactor分发调用链接对应的Handler来处理
5)Handler会完成Read->业务处理->send的完整业务流程
二、单Reactor多线程1)Reactor对象通过select监听客户端请求事件,收到事件后,通过dispatch分发
2)如果是建立链接请求,则由Acceptor通过accept处理链接请求,然后创建一个Handler对象处理完成链接后的各种事件
3)如果不是链接请求,则由Reactor分发调用链接对应的Handler来处理
4)Handler只负责事件响应不做具体业务处理
5)通过read读取数据后,分发到worker线程池处理,处理完成后返回给Handler,Handler收到后,通过send将结果返回给client
三、主从Reactor多线程1)Reactor主线程MainReactor对象通过select监听链接事件,通过Acceptor处理
2)当Acceptor处理链接事件后,MainReactor将链接分配给SubReactor
3)SubReactor将链接加入到队列进行监听,并创建Handler进行事件处理
4)当有新事件发生时,SubReactor就会调用对应的Handler处理
5)Handler通过read读取数据,分发到worker线程池处理,处理完成后返回给Handler,Handler收到后,通过send将结果返回给client
6)Reactor主线程可以对应多个Reactor子线程
三种模式用生活案例来理解1)单Reactor单线程,前台接待员和服务员是同一个人,全程为顾客服务
2)单Reactor多线程,1个前台接待员,多个服务员,接待员只负责接待
3)主从Reactor多线程,多个前台接待员,多个服务员
Reactor模型具有如下优点1)响应快,不必为单个同步事件所阻塞,虽然Reactor本身依然是同步的
2)可以最大程度的避免复杂的多线程及同步问题,并且避免了多线程/进程的切换开销
3)扩展性好,可以方便的通过增加Reactor实例个数来充分利用CPU资源
4)复用性好,Reactor模型本身与具体事件处理逻辑无关,具有很高的复用性
核心组件1.Bootstrap 一个Netty应用通常由一个Bootstrap开始,它主要作用是配置整个Netty程序,串联起各个组件。
Handler,为了支持各种协议和处理数据的方式,便诞生了Handler组件。Handler主要用来处理各种事件,这里的事件很广泛,比如可以是连接、数据接收、异常、数据转换等。
2.ChannelInboundHandler 一个最常用的Handler。这个Handler的作用就是处理接收到数据时的事件,也就是说,我们的业务逻辑一般就是写在这个Handler里面的,ChannelInboundHandler就是用来处理我们的核心业务逻辑。
3.ChannelInitializer 当一个链接建立时,我们需要知道怎么来接收或者发送数据,当然,我们有各种各样的Handler实现来处理它,那么ChannelInitializer便是用来配置这些Handler,它会提供一个ChannelPipeline,并把Handler加入到ChannelPipeline。
4.ChannelPipeline 一个Netty应用基于ChannelPipeline机制,这种机制需要依赖于EventLoop和EventLoopGroup,因为它们三个都和事件或者事件处理相关。
EventLoops的目的是为Channel处理IO操作,一个EventLoop可以为多个Channel服务。
EventLoopGroup会包含多个EventLoop。
5.Channel 代表了一个Socket链接,或者其它和IO操作相关的组件,它和EventLoop一起用来参与IO处理。
6.Future 在Netty中所有的IO操作都是异步的,因此,你不能立刻得知消息是否被正确处理,但是我们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。
示例通过一个简单的示例,首先了解怎么基于netty开发一个通信程序,包括服务的与客户端:
Server:
@Slf4jpublic class Server { private EventLoopGroup boosGroup; private EventLoopGroup workGroup; public Server(int port){ try { init(port); log.info("----- 服务启动成功 -----"); } catch (InterruptedException e) { log.error("启动服务出错:{}", e.getCause()); } } private void init(int port) throws InterruptedException { // 处理连接 this.boosGroup = new NioEventLoopGroup(); // 处理业务 this.workGroup = new NioEventLoopGroup(); ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap(); // 绑定 bootstrap.group(boosGroup, workGroup) .channel(NioServerSocketChannel.class) //配置服务端 .option(ChannelOption.CONNECT_TIMEOUT_MILLIS, 3000) .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024) .childOption(ChannelOption.TCP_NODELAY, true) .childOption(ChannelOption.SO_RCVBUF, 1024) .childOption(ChannelOption.SO_SNDBUF, 1024) .childHandler(new ChannelInitializer() { @Override protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception { socketChannel.pipeline().addLast(new ServerHandler()); } }); ChannelFuture channelFuture = bootstrap.bind(port).sync(); channelFuture.channel().closeFuture().sync(); } public void close(){ this.boosGroup.shutdownGracefully(); this.workGroup.shutdownGracefully(); }}@Slf4jclass ServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter { @Override public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { log.info(">>>>>>> server active"); } @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { //1. 读取客户端的数据(缓存中去取并打印到控制台) ByteBuf buf = (ByteBuf) msg; byte[] request = new byte[buf.readableBytes()]; buf.readBytes(request); String requestBody = new String(request, "utf-8"); log.info(">>>>>>>>> receive message: {}", requestBody); //2. 返回响应数据 ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer((requestBody+" too").getBytes())); } @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { super.exceptionCaught(ctx, cause); }}
Client:
@Slf4jpublic class Client { private EventLoopGroup workGroup; private ChannelFuture channelFuture; public Client(int port){ init(port); } private void init(int port){ this.workGroup = new NioEventLoopGroup(); Bootstrap bootstrap = new Bootstrap(); bootstrap.group(workGroup) .channel(NioSocketChannel.class) .option(ChannelOption.CONNECT_TIMEOUT_MILLIS, 3000) .option(ChannelOption.SO_RCVBUF, 1024) .option(ChannelOption.SO_SNDBUF, 1024) .handler(new ChannelInitializer() { @Override protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception { socketChannel.pipeline().addLast(new ClientHandler()); } }); this.channelFuture = bootstrap.connect("127.0.0.1", port).syncUninterruptibly(); } /** * * @param message */ public void send(String message){ this.channelFuture.channel().writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(message.getBytes())); } /** * */ public void close(){ try { channelFuture.channel().closeFuture().sync(); } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); } workGroup.shutdownGracefully(); }}@Slf4jclass ClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter { @Override public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { log.info(">>>>>>> client active"); } @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { try { ByteBuf buf = (ByteBuf) msg; byte[] req = new byte[buf.readableBytes()]; buf.readBytes(req); String body = new String(req, "utf-8"); log.info(">>>>>>>>> receive message: {}", body); } finally { ReferenceCountUtil.release(msg); } } @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { super.exceptionCaught(ctx, cause); }}
测试:
public class StarterTests { static int port = 9011; @Test public void startServer(){ Server server = new Server(9011); } @Test public void startClient(){ Client client = new Client(port); client.send("Hello Netty!"); while (true){} }}
生态DubboSpring Reactive类似技术Mina、Netty、Grizzly
其他Proactor非阻塞异步网络模型
参考https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUxNDA1NDI3OA==&mid=2247492766&idx=2&sn=b5df49147561e467fa5677b5bb09dacb&chksm=f9496577ce3eec61383994499d96a7f2b091b5eb8ee1ac47ad021f78072ae710f41d38257406&scene=27
https://blog.csdn.net/a745233700/article/details/122660246
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