Bootstrap、ServerBootstrap
Bootstrap意为引导,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。
常用方法:
方法名 | 描述 |
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public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup) | 用于服务端,设置两个EventLoopGroup |
public B group(EventLoopGroup group) | 用于客户端,设置一个EventLoopGroup |
public B channel(Class<? extends C> channelClass) | 设置服务端的通道实现 |
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) | 用来设置业务处理类 |
public ChannelFuture bind(int inetPort) | 用于设置服务端端口号 |
public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort) | 用于客户端连接服务器 |
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。
常用方法:
方法名 | 描述 |
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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
Channel是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。channel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。
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。
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。
它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。
常用接口:
- ChannelInboundHandler:用于处理入站 I/O 事件。
- ChannelOutboundHandler:用于处理出站 I/O 操作。
常用子类:
- 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。
Pipeline、ChannelPipeline
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图所示:
流程分析:
-
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
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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:
方法名 | 描述 |
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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
保存 Channel 相关的所有上下文信息,同时关联一个 ChannelHandler 对象,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:
方法名 | 描述 |
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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
Netty在创建Channel实例后,一般都需要设置ChannelOption参数,常用参数如下:
参数名 | 描述 |
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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、NioEventLoopGroup
EventLoopGroup是一个接口,NioEventLoopGroup是EventLoopGroup的子类,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,如下图所示:
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:
参数名 | 描述 |
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public NioEventLoopGroup() | 构造方法 |
public Future<?> shutdownGracefully() | 断开连接,关闭线程 |
Unpooled类
Unpooled是Netty提供的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:
参数名 | 描述 |
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public static ByteBuf copiedBuffer(CharSequence string, Charset charset) | 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 |