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IO
在Java基础中，IO流是一个重要操作，先上八股
- BIO：传统的IO，同步阻塞，一个连接一个线程。一般不怎么使用
- AIO：JDK7引入的，异步非阻塞IO
- NIO：JDK1.4之后新的API，是多路复用，允许你一次性处理多个连接，而不需要等待每个连接的完成。（NIO 多路复用的核心概念是 Selector（选择器）和 Channel（通道）通过Channel、Buffer和Selector来进行数据传输和事件处理）
Netty
Netty是建立在NIO之上的一个框架，提供了更高级的抽象，如ChannelHandler和EventLoop，简化了事件处理和网络编程。
执行流程如下图
具有高性能，高可靠性，高可扩展性，还支持多种协议
我们以聊天流程为例
- 服务端启动
- 客户端启动
- 客户端启动连接上的时候，告知服务端
- 服务端读取到客户端的信息后立即发送信息给客户端
- 客户端收到信息后也发送给服务端
1. 引入依赖
<dependency>
<groupId>io.netty</groupId>
<artifactId>netty-all</artifactId>
<version>4.1.76.Final</version>
</dependency>
2. 服务端
@Slf4j
public class NettyServer {
private final static int PORT = 9012;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
/**
* 包含childGroup，childHandler，config，继承的父类AbstractBootstrap包括了parentGroup
* */
ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
/**
* EventLoopGroup用于处理所有ServerChannel和Channel的所有事件和IO
* */
EventLoopGroup parentGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup childGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
/**
* 绑定两个事件组
* */
bootstrap.group(parentGroup, childGroup)
/**
* 初始化socket，定义tcp连接的实例
* 内部调用ReflectiveChannelFactory实现对NioServerSocketChannel实例化
* channelFactory是在AbstractBootstrap，也就是bootstrap的父类
* */
.channel(NioServerSocketChannel.class)
/**
* 添加处理器
* ChannelInitializer包括了Set<ChannelHandlerContext> initMap
*
* 这里比较有趣的事情就是使用被注册的channel去初始化其他的channel，
* 等初始化结束后移除该channel
* 所以SocketChannel是一个工具，
*
* 在bind绑定端口的时候，进行初始化和注册initAndRegister，
* 通过channel = channelFactory.newChannel()得到初始化channel
* init(channel)真正开始初始化，
* p = channel.pipeline()得到ChannelPipeline，
* p.addLast开始添加
* ch.eventLoop().execute将childHandler赋值并开启一个任务setAutoRead
* 所以最后在监听读取的时候将会按照下面添加的channel进行读取
*
* ChannelInitializer继承了ChannelInboundHandlerAdapter
* 间接继承ChannelHandlerAdapter，ChannelInboundHandler，
* */
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
/**
* ByteBuf和String之间的转换
*
* Decoders解密
* pipeline.addLast("frameDecoder", new {@link LineBasedFrameDecoder}(80))
* pipeline.addLast("stringDecoder", new {@link StringDecoder}(CharsetUtil.UTF_8))
*
* Encoder加密
* pipeline.addLast("stringEncoder", new {@link StringEncoder}(CharsetUtil.UTF_8))
*
* 使用上面的加密解密后就可以直接读取字符串
* void channelRead({@link ChannelHandlerContext} ctx, String msg) {
* ch.write("Did you say '" + msg + "'?\n")
* }
*
* */
pipeline.addLast(new StringDecoder());
pipeline.addLast(new StringEncoder());
//自定义处理器
pipeline.addLast(new ServerHandler1());
}
});
ChannelFuture future = bootstrap.bind(PORT).sync();
log.info("服务器已启动");
future.channel().closeFuture().sync();
} finally {
parentGroup.shutdownGracefully();
childGroup.shutdownGracefully();
}
}
}
这段代码实现了一个使用Netty框架的服务器端，它监听指定的端口并处理客户端的连接请求。
- 创建一个
ServerBootstrap实例，用于启动服务器。- 创建两个
EventLoopGroup实例，parentGroup用于处理服务器的连接请求，childGroup用于处理客户端的数据通信。- 绑定事件组到
ServerBootstrap实例。- 指定使用的
NioServerSocketChannel作为服务器套接字通道的实现类。- 添加处理器到
ChannelInitializer中，该处理器负责初始化和配置新连接的SocketChannel。- 在处理器中，通过
ChannelPipeline添加了如下处理器：
StringDecoder：处理传入的字节数据，并将其解码为字符串。StringEncoder：处理传出的字符串数据，并将其编码为字节。ServerHandler1：自定义的处理器，用于处理客户端发送的消息。- 绑定服务器的端口号，启动服务器。
- 等待服务器的关闭事件。
- 处理器
@Slf4j
public class ServerHandler1 extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
log.info("Client Address ====== {}，读取的信息：{}", ctx.channel().remoteAddress(),msg);
ctx.channel().writeAndFlush("服务端writeAndFlush：我是服务端");
ctx.fireChannelActive();
//睡眠
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
//打印异常
cause.printStackTrace();
//关闭Channel连接，并通知ChannelFuture，通常是出现异常或者是完成了操作
ctx.close();
}
}
4. 客户端
@Slf4j
public class NettyClient {
private final static int PORT = 9012;
private final static String IP = "localhost";
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
/**
* 服务端是ServerBootstrap，客户端是Bootstrap
* Bootstrap引导channel连接，UDP连接用bind方法，TCP连接用connect方法
* */
Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
/**
* 服务端是EventLoopGroup，客户端是NioEventLoopGroup
* 这里创建默认0个线程，一个线程工厂，一个选择器提供者
* */
NioEventLoopGroup eventLoopGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
bootstrap.group(eventLoopGroup)
/**
* 初始化socket，定义tcp连接的实例
* */
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
/**
* 进行字符串的转换
* */
pipeline.addLast(new StringDecoder(CharsetUtil.UTF_8));
pipeline.addLast(new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));
/**
* 自定义处理器
* */
pipeline.addLast(new ClientHandler1());
}
});
ChannelFuture future = bootstrap.connect(IP, PORT).sync();
log.info("客户端访问");
future.channel().closeFuture().sync();
} finally {
eventLoopGroup.shutdownGracefully();
}
}
}
这段代码实现了一个使用Netty框架的客户端，它连接到指定的服务器端并与服务器进行通信。
- 创建一个
Bootstrap实例，用于启动客户端。- 创建一个
NioEventLoopGroup实例，用于处理客户端的事件和IO操作。- 绑定事件组到
Bootstrap实例。- 指定使用的
NioSocketChannel作为客户端套接字通道的实现类。- 添加处理器到
ChannelInitializer中，该处理器负责初始化和配置客户端连接的SocketChannel。- 在处理器中，通过
ChannelPipeline添加了如下处理器：
StringDecoder：处理传入的字节数据，并将其解码为字符串。StringEncoder：处理传出的字符串数据，并将其编码为字节。ClientHandler1：自定义的处理器，用于处理与服务器之间的通信。- 使用
Bootstrap的connect()方法连接到指定的服务器IP和端口。- 等待连接完成。
- 在连接成功后，打印日志信息。
- 等待客户端的关闭事件。
- 处理器
@Slf4j
public class ClientHandler1 extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
log.info("客户端读取的信息：{}", msg);
ctx.channel().writeAndFlush("客户端writeAndFlush：我是客户端");
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(5000);
}
/**
* 当事件到达pipeline时候触发
*/
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
ctx.channel().writeAndFlush("客户端：开始聊天");
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
cause.printStackTrace();
//关闭Channel连接
ctx.close();
}
}
结果
服务端日志
Client Address ====== /127.0.0.1:63740，读取的信息：客户端：开始聊天
Client Address ====== /127.0.0.1:63740，读取的信息：客户端writeAndFlush：我是客户端
Client Address ====== /127.0.0.1:63740，读取的信息：客户端writeAndFlush：我是客户端
客户端日志
客户端读取的信息：服务端writeAndFlush：我是服务端
客户端读取的信息：服务端writeAndFlush：我是服务端
总结
引导类-Bootstarp和ServerBootstrap
Bootstarp和ServerBootstrap被称为引导类，使你的应用程序和网络层相隔离。类似java项目的启动类。
连接-NioSocketChannel
客户端和服务端的启动都是采用配置的channel去连接处理器，这里服务端和客户端是用NioSocketChannel
事件组-EventLoopGroup和NioEventLoopGroup
客户端使用的是NioEventLoopGroup，服务端使用的是EventLoopGroup。 服务端和客户端的引导类启动后实现了配置的运行，客户端和服务端的连接都是采用NioSocketChannel。 连接的流程：
- 客户端创建一个channel
- channel对应一个EventLoop，EventLoop存放到NioEventLoopGroup中
- 服务端监听到后，创建一个channel连接，channel对应一个EventLoop，EventLoop存放到子的EventLoopGroup，父的事件组负责监听，一个事件对应一个子事件组。
在这里可以认为父是boss监听组，子是工作组。- 当客户端发送信息的时候，先被父监听，然后将异步调用工作组。
- 消息会经过事件组的所有处理器。
实际上服务端的事件组也可以使用NioEventLoopGroup。
