netty学习笔记09 - Netty的核心模块组件

Myth丶恋晨 2023-07-06 11:34 15阅读 0赞

### 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][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Z5ajEzOTI1NDc1OTU3_size_16_color_FFFFFF_t_70]
    
    > 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][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Z5ajEzOTI1NDc1OTU3_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]
    
    >  *  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][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Z5ajEzOTI1NDc1OTU3_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

>  *  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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