netty 之 telnet HelloWorld 詳解

本文轉載自查看原文 2018-09-29 19:16 5046 netty

前言

Netty是 一個異步事件驅動的網絡應用程序框架， 用於快速開發可維護的高性能協議服務器和客戶端。

etty是一個NIO客戶端服務器框架，可以快速輕松地開發協議服務器和客戶端等網絡應用程序。它極大地簡化並簡化了TCP和UDP套接字服務器等網絡編程。

“快速簡便”並不意味着最終的應用程序會受到可維護性或性能問題的影響。Netty經過精心設計，具有豐富的協議，如FTP，SMTP，HTTP以及各種二進制和基於文本的傳統協議。因此，Netty成功地找到了一種在不妥協的情況下實現易於開發，性能，穩定性和靈活性的方法。

特征

設計

適用於各種傳輸類型的統一API - 阻塞和非阻塞套接字
基於靈活且可擴展的事件模型，可以清晰地分離關注點
高度可定制的線程模型 - 單線程，一個或多個線程池，如SEDA
真正的無連接數據報套接字支持（自3.1起）

使用方便

詳細記錄的Javadoc，用戶指南和示例
沒有其他依賴項，JDK 5（Netty 3.x）或6（Netty 4.x）就足夠了
注意：某些組件（如HTTP / 2）可能有更多要求。有關更多信息，請參閱 “要求”頁面。

性能

吞吐量更高，延遲更低
減少資源消耗
最小化不必要的內存復制

安全

完整的SSL / TLS和StartTLS支持

社區

早發布，經常發布
自2003年以來，作者一直在編寫類似的框架，他仍然覺得你的反饋很珍貴！

參考鏈接: https://netty.io/

依賴工具

Maven
Git
JDK
IntelliJ IDEA

源碼拉取

從官方倉庫 https://github.com/netty/netty Fork 出屬於自己的倉庫。為什么要 Fork ？既然開始閱讀、調試源碼，我們可能會寫一些注釋，有了自己的倉庫，可以進行自由的提交。😈

使用 IntelliJ IDEA 從 Fork 出來的倉庫拉取代碼。

本文使用的 Netty 版本為 4.1.26.Final-SNAPSHOT 。

Maven Profile

打開 IDEA 的 Maven Projects ，選擇對應的 Profiles 。如下圖所示：

jdk8 ：筆者使用的 JDK 版本是 8 ，所以勾選了 jdk8 。如果錯誤的選擇，可能會報如下錯誤：
```
java.lang.NoSuchMethodError: java.nio.ByteBuffer.clear()Ljava/nio/ByteBuffer
```
linux : 選擇對應的系統版本。😈 筆者手頭沒有 windows 的電腦，所以不知道該怎么選。

修改完成后，點擊左上角的【刷新】按鈕，進行依賴下載，耐心等待...

解決依賴報錯

在 codec-redis 模塊中，類 FixedRedisMessagePool 會報如下類不存在的問題：

import io.netty.util.collection.LongObjectHashMap;
import io.netty.util.collection.LongObjectMap;

具體如下圖所示:

解決方式如下：

cd common;
mvn clean compile;

跳轉到 common 模塊中，編譯生成對應的類。為什么可以通過編譯生成對應的類呢，原因參見 common 模塊的 src/java/templates/io/netty/util/collection 目錄下的 .template 文件。

在 Github 上，也有多個針對這個情況討論的 issue ：

example 模塊

在 example 模塊里，官網提供了多個 Netty 的使用示例。本文以 telnet 包下來作為示例。哈哈哈，因為最簡單且完整。

netty-helloworld

說明: 如果想直接獲取工程那么可以直接跳到底部，通過鏈接下載工程代碼。

開發准備

環境要求

JDK: 1.8
Netty: 4.0或以上

如果對Netty不熟的話，可以看看之前寫的一些文章。大神請無視☺。

首先還是Maven的相關依賴:

 <properties>
          <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
          <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
          <java.version>1.8</java.version>
          <netty-all.version>4.1.6.Final</netty-all.version>
      </properties>
  
      <dependencies>
          <dependency>
              <groupId>io.netty</groupId>
              <artifactId>netty-all</artifactId>
              <version>${netty-all.version}</version>
          </dependency>
      </dependencies>

添加了相應的maven依賴之后，配置文件這塊暫時沒有什么可以添加的，因為暫時就一個監聽的端口而已。

代碼編寫

代碼模塊主要分為服務端和客戶端。主要實現的業務邏輯：服務端啟動成功之后，客戶端也啟動成功，這時服務端會發送一條信息給客戶端。客戶端或者telnet發送一條信息到服務端，服務端會根據邏輯回復客戶端一條客戶端，當客戶端或者telent發送bye給服務端，服務端和客戶端斷開鏈接。

項目結構

  netty-helloworld
   ├── client
    ├── Client.class -- 客戶端啟動類
    ├── ClientHandler.class -- 客戶端邏輯處理類
    ├── ClientHandler.class -- 客戶端初始化類
  ├── server 
    ├── Server.class -- 服務端啟動類
    ├── ServerHandler -- 服務端邏輯處理類
    ├── ServerInitializer -- 服務端初始化類

服務端

首先是編寫服務端的啟動類。

代碼如下:

 1   public final class Server {
 2       public  static void main(String[] args) throws Exception {
 3           //Configure the server
 4           //創建兩個EventLoopGroup對象
 5           //創建boss線程組 用於服務端接受客戶端的連接
 6           EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
 7           // 創建 worker 線程組 用於進行 SocketChannel 的數據讀寫
 8           EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
 9           try {
10               // 創建 ServerBootstrap 對象
11               ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
12               //設置使用的EventLoopGroup
13               b.group(bossGroup,workerGroup)
14                   //設置要被實例化的為 NioServerSocketChannel 類
15                       .channel(NioServerSocketChannel.class)
16                   // 設置 NioServerSocketChannel 的處理器
17                       .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
18                    // 設置連入服務端的 Client 的 SocketChannel 的處理器
19                       .childHandler(new ServerInitializer());
20               // 綁定端口，並同步等待成功，即啟動服務端
21               ChannelFuture f = b.bind(8888);
22               // 監聽服務端關閉，並阻塞等待
23               f.channel().closeFuture().sync();
24           } finally {
25               // 優雅關閉兩個 EventLoopGroup 對象
26               bossGroup.shutdownGracefully();
27               workerGroup.shutdownGracefully();
28           }
29       }
30 }

第6到8行：創建兩個EventLoopGroup對象。
- boss 線程組: 用於服務端接受客戶端的連接。
- worker 線程組：用於進行客戶端的SocketChannel的數據讀寫。
- 關於為什么是兩個EventLoopGroup對象，請了解文章NIO系列之Reactro模型。
第11行: 創建 ServerBootstrap 對象，用於設置服務端的啟動配置。
- 第13行: 調用 #group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup) 方法，設置使用的 EventLoopGroup 。
- 第15行: 調用 #channel(Class<? extends C> channelClass) 方法，設置要被實例化的 Channel 為 NioServerSocketChannel 類。在下文中，我們會看到該 Channel 內嵌了 java.nio.channels.ServerSocketChannel 對象。是不是很熟悉 😈 ？
- 第17行: 調用 #handler(ChannelHandler handler) 方法，設置 NioServerSocketChannel 的處理器。在本示例中，使用了 io.netty.handler.logging.LoggingHandler 類，用於打印服務端的每個事件。
- 第19行: 調用 #childHandler(ChannelHandler handler) 方法，設置連入服務端的 Client 的 SocketChannel 的處理器。在本實例中，使用 ServerInitializer() 來初始化連入服務端的 Client 的 SocketChannel 的處理器。
第21行: 先調用 #bind(int port) 方法，綁定端口，后調用 ChannelFuture#sync() 方法，阻塞等待成功。這個過程，就是“啟動服務端”。

第23行: 先調用 #closeFuture() 方法，監聽服務器關閉，后調用 ChannelFuture#sync() 方法，阻塞等待成功。😈 注意，此處不是關閉服務器，而是“監聽”關閉。

第26到27行: 執行到此處，說明服務端已經關閉，所以調用 EventLoopGroup#shutdownGracefully() 方法，分別關閉兩個 EventLoopGroup 對象。

服務端主類編寫完畢之后，我們再來設置下相應的過濾條件。這里需要繼承Netty中ChannelInitializer類，然后重寫initChannel該方法，進行添加相應的設置，傳輸協議設置，以及相應的業務實現類。 代碼如下:

 1  public class ServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
 2       private static final StringDecoder DECODER = new StringDecoder();
 3       private static final StringEncoder ENCODER = new StringEncoder();
 4   
 5       private static final ServerHandler SERVER_HANDLER = new ServerHandler();
 6   
 7   
 8       @Override
 9       public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
10           ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
11   
12           // 添加幀限定符來防止粘包現象
13           pipeline.addLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(8192, Delimiters.lineDelimiter()));
14           // 解碼和編碼，應和客戶端一致
15           pipeline.addLast(DECODER);
16           pipeline.addLast(ENCODER);
17   
18           // 業務邏輯實現類
19           pipeline.addLast(SERVER_HANDLER);
20       }
21   }

服務相關的設置的代碼寫完之后，我們再來編寫主要的業務代碼。使用Netty編寫業務層的代碼，我們需要繼承ChannelInboundHandlerAdapter 或SimpleChannelInboundHandler類，在這里順便說下它們兩的區別吧。繼承SimpleChannelInboundHandler類之后，會在接收到數據后會自動release掉數據占用的Bytebuffer資源。並且繼承該類需要指定數據格式。而繼承ChannelInboundHandlerAdapter則不會自動釋放，需要手動調用ReferenceCountUtil.release()等方法進行釋放。繼承該類不需要指定數據格式。所以在這里，個人推薦服務端繼承ChannelInboundHandlerAdapter，手動進行釋放，防止數據未處理完就自動釋放了。而且服務端可能有多個客戶端進行連接，並且每一個客戶端請求的數據格式都不一致，這時便可以進行相應的處理。客戶端根據情況可以繼承SimpleChannelInboundHandler類。好處是直接指定好傳輸的數據格式，就不需要再進行格式的轉換了。

代碼如下:

 1   @Sharable
 2   public class ServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<String> {
 3       /**
 4        * 建立連接時，發送一條慶祝消息
 5        */
 6       @Override
 7       public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
 8           // 為新連接發送慶祝
 9           ctx.write("Welcome to " + InetAddress.getLocalHost().getHostName() + "!\r\n");
10           ctx.write("It is " + new Date() + " now.\r\n");
11           ctx.flush();
12       }
13   
14       //業務邏輯處理
15       @Override
16       public void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String request) throws Exception {
17           // Generate and write a response.
18           String response;
19           boolean close = false;
20           if (request.isEmpty()) {
21               response = "Please type something.\r\n";
22           } else if ("bye".equals(request.toLowerCase())) {
23               response = "Have a good day!\r\n";
24               close = true;
25           } else {
26               response = "Did you say '" + request + "'?\r\n";
27           }
28   
29           ChannelFuture future = ctx.write(response);
30   
31           if (close) {
32               future.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
33           }
34       }
35   
36       @Override
37       public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) {
38           ctx.flush();
39       }
40   
41       //異常處理
42       @Override
43       public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
44           cause.printStackTrace();
45           ctx.close();
46       }
47   }

到這里服務端相應的代碼就編寫完畢了🚀 。

客戶端

客戶端這邊的代碼和服務端的很多地方都類似，我就不再過多細說了，主要將一些不同的代碼拿出來簡單的講述下。首先是客戶端的主類，基本和服務端的差不多。主要實現的代碼邏輯如下:

public static void main(String[] args) throws Exception {
          EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
          try {
              Bootstrap b = new Bootstrap();
              b.group(group)
                      .channel(NioSocketChannel.class)
                      .handler(new ClientInitializer());
              Channel ch = b.connect("127.0.0.1",8888).sync().channel();
  
  
              ChannelFuture lastWriteFuture = null;
              BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
              for (;;) {
                  String line = in.readLine();
                  if (line == null) {
                      break;
                  }
  
                  // Sends the received line to the server.
                  lastWriteFuture = ch.writeAndFlush(line + "\r\n");
  
                  // If user typed the 'bye' command, wait until the server closes
                  // the connection.
                  if ("bye".equals(line.toLowerCase())) {
                      ch.closeFuture().sync();
                      break;
                  }
              }
  
              // Wait until all messages are flushed before closing the channel.
              if (lastWriteFuture != null) {
                  lastWriteFuture.sync();
              }
          } finally {
              group.shutdownGracefully();
          }
      }

客戶端過濾其這塊基本和服務端一致。不過需要注意的是，傳輸協議、編碼和解碼應該一致。

代碼如下:

 public class ClientInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
      private static final StringDecoder DECODER = new StringDecoder();
      private static final StringEncoder ENCODER = new StringEncoder();
  
      private static final ClientHandler CLIENT_HANDLER = new ClientHandler();
  
  
      @Override
      public void initChannel(SocketChannel ch) {
          ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
          pipeline.addLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(8192, Delimiters.lineDelimiter()));
          pipeline.addLast(DECODER);
          pipeline.addLast(ENCODER);
  
          pipeline.addLast(CLIENT_HANDLER);
      }
  }

客戶端的業務代碼邏輯。

主要時打印讀取到的信息。

這里有個注解，該注解Sharable主要是為了多個handler可以被多個channel安全地共享，也就是保證線程安全。廢話就不多說了，代碼如下：

 @Sharable
  public class ClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<String> {
      //打印讀取到的數據
      @Override
      protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception {
          System.err.println(msg);
      }
      //異常數據捕獲
      @Override
      public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
          cause.printStackTrace();
          ctx.close();
      }
  }

那么到這里客戶端的代碼也編寫完畢了🚀 。

功能測試

首先啟動服務端，然后再啟動客戶端。

我們來看看結果是否如上述所說。

服務端輸出結果:

 十月 02, 2018 10:03:00 上午 io.netty.handler.logging.LoggingHandler channelRegistered
  信息: [id: 0x1c7da838] REGISTERED
  十月 02, 2018 10:03:00 上午 io.netty.handler.logging.LoggingHandler bind
  信息: [id: 0x1c7da838] BIND: 0.0.0.0/0.0.0.0:8888
  十月 02, 2018 10:03:00 上午 io.netty.handler.logging.LoggingHandler channelActive
  信息: [id: 0x1c7da838, L:/0:0:0:0:0:0:0:0:8888] ACTIVE
  十月 02, 2018 10:03:51 上午 io.netty.handler.logging.LoggingHandler channelRead
  信息: [id: 0x1c7da838, L:/0:0:0:0:0:0:0:0:8888] RECEIVED: [id: 0xc033aea8, L:/127.0.0.1:8888 - R:/127.0.0.1:58178]

客戶端輸入結果:

Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:37175', transport: 'socket'
  Welcome to james!
  It is Tue Oct 02 10:03:51 CST 2018 now.
  yes
  Did you say 'yes'?
  hello world
  Did you say 'hello world'?
  bye
  Have a good day!
  Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:37175', transport: 'socket'
  
  Process finished with exit code 0

telnet客戶端和服務端交互結果如下:

通過打印信息可以看出如上述所說。

其它

關於netty 之 telnet HelloWorld 詳解到這里就結束了。

netty 之 telnet HelloWorld 詳解項目工程地址: https://github.com/sanshengshui/netty-learning-example/tree/master/netty-helloworld

對了，也有不使用springBoot整合的Netty項目工程地址: https://github.com/sanshengshui/netty-learning-example

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