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20、Netty 源码解析 - Netty核心模块1

1、一、Bootstrap和ServerBootstrap

1、Bootstrap意思是引导,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是服务器端启动引导类。

2、常见的方法:

  • public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup):该方法用于服务器端,用来设置两个 EventLoopGroup
  • public B group(EventLoopGroup group):该方法用于客户端,用来设置一个 EventLoopGroup
  • 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 B handler(ChannelHandler handler):对应 bossGroup
  • public ServerBootstrap childHandler(ChannelHandler childHandler):该方法用来设置业务处理类(自定义的handler),对应 workerGroup
  • public ChannelFuture bind(int inetPort):该方法用于服务器端,用来设置占用的端口
  • public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort):该方法用于客户端,用来连接服务器

2、二、Future和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ChannelFuture,它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。

2、常见的方法:

  • 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

3、三、Channel

1、Netty网络通信的组件,能够用于执行网络 IO 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 IO 操作(如建立连接、读写、绑定端口),异步调用意味着任何 IO 调用都将立即返回,并且不保证在调用结束时所请求的 IO 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,可以在 IO 操作成功、失败或取消时回调通知调用方
6、支持关联 IO 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。

4、四、Selector

1、Netty基于 Selector 对象实现 IO 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IO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Channe

5、五、ChannelHandler及其实现类

1、ChannelHandler是一个接口,处理 IO 事件或拦截 IO 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
 

  • ChannelInboundHandler:用于处理入站 IO 事件
  • ChannelOutboundHandler:用于处理出站 IO 操作
  • ChannelInboundHandlerAdapter:用于处理入站 IO 事件
  • ChannelOutboundHandlerAdapter:用于处理出站 IO 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,对应的方法有:

public class ChannelInboundHandlerAdapter extends ChannelHandlerAdapter implements ChannelInboundHandler {

    @Override
    public void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelRegistered();
    }
    @Override
    public void channelUnregistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelUnregistered();
    }

	// 通道就绪事件
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelActive();
    }
    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelInactive();
    }

	// 通道读取数据事件
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ctx.fireChannelRead(msg);
    }

	//读取数据完毕事件
    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelReadComplete();
    }

    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
        ctx.fireUserEventTriggered(evt);
    }

    @Override
    public void channelWritabilityChanged(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelWritabilityChanged();
    }
	
	// 通道发生异常事件
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)
            throws Exception {
        ctx.fireExceptionCaught(cause);
    }
}

6、六、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:
 

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;
2、 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 addLast(ChannelHandler… handlers):把一个业务处理类(handler)添加到链表中的最后一个位置
  • ChannelPipeline addFirst(ChannelHandler… handlers):把一个业务处理类(handler)添加到链表中的第一个位置