Spring Boot 搭建TCP Server

本示例首選介紹Java原生API實現(xiàn)BIO通信依鸥，然后進階實現(xiàn)NIO通信拆火，最后利用Netty實現(xiàn)NIO通信及Netty主要模塊組件介紹抗悍。

Netty 是一個異步事件驅(qū)動的網(wǎng)絡應用程序框架亡笑，用于快速開發(fā)可維護的高性能協(xié)議服務器和客戶端吃嘿。

BIO（Blocking I/O）方案

BIO通信（一請求一應答）模型圖如下

采用 BIO 通信模型的服務端祠乃，通常由一個獨立的 Acceptor 線程負責監(jiān)聽客戶端的連接。我們一般通過在while(true) 循環(huán)中服務端會調(diào)用 accept() 方法等待接收客戶端的連接的方式監(jiān)聽請求兑燥，一旦接收到一個連接請求亮瓷，就可以在這個通信套接字上進行讀寫操作，此時不能再接收其他客戶端連接請求降瞳，只能等待當前連接的客戶端的操作執(zhí)行完成嘱支，如果要讓 BIO 通信模型能夠同時處理多個客戶端請求，就必須使用多線程（主要原因是socket.accept()力崇、socket.read()斗塘、socket.write() 涉及的三個主要函數(shù)都是同步阻塞的）

代碼實現(xiàn)

BIO服務端

BIOServer.java

package com.easy.javaBio;

import lombok.SneakyThrows;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

@Slf4j
public class BIOServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket server = new ServerSocket(10002);
        while (true) {
            Socket client = server.accept(); //等待客戶端的連接，如果沒有獲取連接  ,在此步一直等待
            new Thread(new ServerThread(client)).start(); //為每個客戶端連接開啟一個線程
        }
        //server.close();
    }
}

@Slf4j
class ServerThread extends Thread {

    private Socket client;

    public ServerThread(Socket client) {
        this.client = client;
    }

    @SneakyThrows
    @Override
    public void run() {
        log.info("客戶端:" + client.getInetAddress().getLocalHost() + "已連接到服務器");
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));
        //讀取客戶端發(fā)送來的消息
        String mess = br.readLine();
        log.info("客戶端：" + mess);
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(client.getOutputStream()));
        bw.write(mess + "\n");
        bw.flush();
    }
}

BIO客戶端

BIOClient.java

package com.easy.javaBio;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.io.*;
import java.net.Socket;

@Slf4j
public class BIOClient {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket s = new Socket("0.0.0.0", 10002);

        InputStream input = s.getInputStream();
        OutputStream output = s.getOutputStream();

        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(output));
        bw.write("客戶端給服務端發(fā)消息測試\n");  //向服務器端發(fā)送一條消息
        bw.flush();

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));  //讀取服務器返回的消息
        String mess = br.readLine();
        log.info("服務器：" + mess);
    }
}

運行示例

運行BIO服務端亮靴，然后再運行BIO客戶端馍盟，觀察控制臺

BIOServer控制臺輸出：

Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:64346', transport: 'socket'
17:29:52.519 [Thread-1] INFO com.easy.javaBio.ServerThread - 客戶端:YHE6OR5UXQJ6D35/192.168.9.110已連接到服務器
17:29:52.523 [Thread-1] INFO com.easy.javaBio.ServerThread - 客戶端：客戶端給服務端發(fā)消息測試

BIOClient控制臺輸出:

Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:64355', transport: 'socket'
17:29:52.527 [main] INFO com.easy.javaBio.BIOClient - 服務器：客戶端給服務端發(fā)消息測試
Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:64355', transport: 'socket'

這表示我們實現(xiàn)了一個最簡單的BIO通信了

這種方式為每個客戶端開啟一個線程，高并發(fā)時消耗資源較多茧吊，容易浪費贞岭，甚至導致服務端崩潰，對性能造成負面影響搓侄，高并發(fā)下不推薦使用瞄桨。

NIO（New I/O）方案

NIO通信模型圖如下

NIO是一種同步非阻塞的I/O模型，在Java 1.4 中引入了 NIO 框架讶踪，對應 java.nio 包芯侥，提供了 Channel , Selector，Buffer等抽象。

NIO中的N可以理解為Non-blocking柱查，不單純是New廓俭。它支持面向緩沖的，基于通道的I/O操作方法唉工。 NIO提供了與傳統(tǒng)BIO模型中的 Socket 和 ServerSocket 相對應的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 兩種不同的套接字通道實現(xiàn),兩種通道都支持阻塞和非阻塞兩種模式研乒。阻塞模式使用就像傳統(tǒng)中的支持一樣，比較簡單淋硝，但是性能和可靠性都不好雹熬；非阻塞模式正好與之相反。對于低負載谣膳、低并發(fā)的應用程序竿报，可以使用同步阻塞I/O來提升開發(fā)速率和更好的維護性；對于高負載参歹、高并發(fā)的（網(wǎng)絡）應用仰楚，應使用 NIO 的非阻塞模式來開發(fā)。

NIO服務端

NIOServer.java

package com.easy.javaBio;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.io.IOException;
import java.net.InetAddress;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.SocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.*;

@Slf4j
public class NIOServer {
    private InetAddress addr;
    private int port;
    private Selector selector;

    private static int BUFF_SIZE = 1024;

    public NIOServer(InetAddress addr, int port) throws IOException {
        this.addr = addr;
        this.port = port;
        startServer();
    }

    private void startServer() throws IOException {
        // 獲得selector及通道(socketChannel)
        this.selector = Selector.open();
        ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverChannel.configureBlocking(false);

        // 綁定地址及端口
        InetSocketAddress listenAddr = new InetSocketAddress(this.addr, this.port);
        serverChannel.socket().bind(listenAddr);
        serverChannel.register(this.selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        log.info("NIOServer運行中...按下Ctrl-C停止服務");

        while (true) {
            log.info("服務器等待新的連接和selector選擇…");
            this.selector.select();

            // 選擇key工作
            Iterator keys = this.selector.selectedKeys().iterator();
            while (keys.hasNext()) {
                SelectionKey key = (SelectionKey) keys.next();

                // 防止出現(xiàn)重復的key犬庇，處理完需及時移除
                keys.remove();

                //無效直接跳過
                if (!key.isValid()) {
                    continue;
                }
                if (key.isAcceptable()) {
                    this.accept(key);
                } else if (key.isReadable()) {
                    this.read(key);
                } else if (key.isWritable()) {
                    this.write(key);
                } else if (key.isConnectable()) {
                    this.connect(key);
                }
            }
        }
    }

    private void connect(SelectionKey key) throws IOException {
        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
        if (channel.finishConnect()) {
            // 成功
            log.info("成功連接了");
        } else {
            // 失敗
            log.info("失敗連接");
        }
    }

    private void accept(SelectionKey key) throws IOException {
        ServerSocketChannel serverChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();
        SocketChannel channel = serverChannel.accept();
        channel.configureBlocking(false);
        channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);

        Socket socket = channel.socket();
        SocketAddress remoteAddr = socket.getRemoteSocketAddress();
        log.info("連接到: " + remoteAddr);
    }

    private void read(SelectionKey key) throws IOException {
        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();

        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(BUFF_SIZE);
        int numRead = channel.read(buffer);
        if (numRead == -1) {
            log.info("關閉客戶端連接: " + channel.socket().getRemoteSocketAddress());
            channel.close();
            return;
        }
        String msg = new String(buffer.array()).trim();
        log.info("得到了: " + msg);

        // 回復客戶端
        String reMsg = msg + " 你好，這是BIOServer給你的回復消息:" + System.currentTimeMillis();
        channel.write(ByteBuffer.wrap(reMsg.getBytes()));
    }

    private void write(SelectionKey key) throws IOException {
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(BUFF_SIZE);
        byteBuffer.flip();
        SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel();
        while (byteBuffer.hasRemaining()) {
            clientChannel.write(byteBuffer);
        }
        byteBuffer.compact();
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        new NIOServer(null, 10002);
    }
}

使用NIO, 可以用Selector最終決定哪一組注冊的socket準備執(zhí)行I/O

NIO客戶端

NIOClient.java

package com.easy.javaBio;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.ArrayList;

@Slf4j
public class NIOClient {
    private static int BUFF_SIZE = 1024;

    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {

        InetSocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress("0.0.0.0", 10002);
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(socketAddress);

        log.info("連接 BIOServer 服務侨嘀，端口：10002...");

        ArrayList<String> companyDetails = new ArrayList<>();

        // 創(chuàng)建消息列表
        companyDetails.add("騰訊");
        companyDetails.add("阿里巴巴");
        companyDetails.add("京東");
        companyDetails.add("百度");
        companyDetails.add("google");

        for (String companyName : companyDetails) {
            socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(companyName.getBytes()));
            log.info("發(fā)送: " + companyName);

            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(BUFF_SIZE);
            buffer.clear();
            socketChannel.read(buffer);
            String result = new String(buffer.array()).trim();
            log.info("收到NIOServer回復的消息：" + result);

            // 等待2秒鐘再發(fā)送下一條消息
            Thread.sleep(2000);
        }

        socketChannel.close();
    }
}

運行示例

首先運行我們的NIOServer臭挽，然后再運行NIOClient，觀察控制臺輸出

NIOServer控制臺輸出

17:35:40.921 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - NIOServer運行中...按下Ctrl-C停止服務
17:35:40.924 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - 服務器等待新的連接和selector選擇…
17:36:29.188 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - 連接到: /192.168.9.110:64443
17:36:29.188 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - 服務器等待新的連接和selector選擇…
17:36:29.194 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - 得到了: 騰訊
17:36:29.194 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - 服務器等待新的連接和selector選擇…
17:36:31.194 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - 得到了: 阿里巴巴
17:36:31.195 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - 服務器等待新的連接和selector選擇…
17:36:33.195 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - 得到了: 京東
17:36:33.195 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - 服務器等待新的連接和selector選擇…
17:36:35.196 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - 得到了: 百度
17:36:35.197 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - 服務器等待新的連接和selector選擇…
17:36:37.197 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - 得到了: google
17:36:37.198 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - 服務器等待新的連接和selector選擇…
17:36:39.198 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - 關閉客戶端連接: /192.168.9.110:64443
17:36:39.198 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOServer - 服務器等待新的連接和selector選擇…

NIOClient控制臺輸出

17:36:29.189 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOClient - 連接 BIOServer 服務咬腕，端口：10002...
17:36:29.194 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOClient - 發(fā)送: 騰訊
17:36:29.194 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOClient - 收到NIOServer回復的消息：騰訊 你好欢峰，這是BIOServer給你的回復消息:1576229789194
17:36:31.194 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOClient - 發(fā)送: 阿里巴巴
17:36:31.195 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOClient - 收到NIOServer回復的消息：阿里巴巴 你好，這是BIOServer給你的回復消息:1576229791194
17:36:33.195 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOClient - 發(fā)送: 京東
17:36:33.196 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOClient - 收到NIOServer回復的消息：京東 你好涨共，這是BIOServer給你的回復消息:1576229793195
17:36:35.196 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOClient - 發(fā)送: 百度
17:36:35.197 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOClient - 收到NIOServer回復的消息：百度 你好纽帖，這是BIOServer給你的回復消息:1576229795197
17:36:37.197 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOClient - 發(fā)送: google
17:36:37.198 [main] INFO com.easy.javaBio.NIOClient - 收到NIOServer回復的消息：google 你好，這是BIOServer給你的回復消息:1576229797198

NIO服務端每隔兩秒會收到客戶端的請求举反，并對客戶端的消息做出回復懊直。

直接使用Java NIO API構建應用程序是可以的，但要做到正確和安全并不容易火鼻。特別是在高負載下室囊，可靠和高效地處理和調(diào)度I/O操作是一項繁瑣而且容易出錯的任務】鳎可以選中Netty, Apache Mina等高性能網(wǎng)絡編程框架融撞。

Netty 構建 NIO 通信服務方案

使用JDK原生網(wǎng)絡應用程序API，會存在的問題

NIO的類庫和API繁雜粗蔚，使用麻煩尝偎，你需要熟練掌握Selector、ServerSocketChannel鹏控、SocketChannel致扯、ByteBuffer等
需要具備其它的額外技能做鋪墊趁窃，例如熟悉Java多線程編程，因為NIO編程涉及到Reactor模式急前，你必須對多線程和網(wǎng)路編程非常熟悉醒陆，才能編寫出高質(zhì)量的NIO程序
可靠性能力補齊，開發(fā)工作量和難度都非常大裆针。例如客戶端面臨斷連重連刨摩、網(wǎng)絡閃斷、半包讀寫世吨、失敗緩存澡刹、網(wǎng)絡擁塞和異常碼流的處理等等，NIO編程的特點是功能開發(fā)相對容易耘婚，但是可靠性能力補齊工作量和難度都非常大

Netty對JDK自帶的NIO的API進行封裝罢浇，解決上述問題，主要特點有

高并發(fā)

Netty是一款基于NIO（Nonblocking I/O沐祷，非阻塞IO）開發(fā)的網(wǎng)絡通信框架嚷闭，對比于BIO（Blocking I/O，阻塞IO）赖临，他的并發(fā)性能得到了很大提高胞锰。

傳輸快

Netty的傳輸快其實也是依賴了NIO的一個特性——零拷貝。

封裝好

Netty封裝了NIO操作的很多細節(jié)兢榨，提供易于使用的API嗅榕。

Netty框架的優(yōu)勢

API使用簡單，開發(fā)門檻低吵聪；
功能強大凌那，預置了多種編解碼功能，支持多種主流協(xié)議吟逝；
定制能力強帽蝶，可以通過ChannelHandler對通信框架進行靈活地擴展；
性能高澎办，通過與其他業(yè)界主流的NIO框架對比嘲碱，Netty的綜合性能最優(yōu)；
成熟局蚀、穩(wěn)定麦锯，Netty修復了已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的所有JDK NIO BUG，業(yè)務開發(fā)人員不需要再為NIO的BUG而煩惱琅绅；
社區(qū)活躍扶欣，版本迭代周期短，發(fā)現(xiàn)的BUG可以被及時修復，同時料祠，更多的新功能會加入骆捧；
經(jīng)歷了大規(guī)模的商業(yè)應用考驗，質(zhì)量得到驗證髓绽。在互聯(lián)網(wǎng)敛苇、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡游戲顺呕、企業(yè)應用枫攀、電信軟件等眾多行業(yè)得到成功商用，證明了它已經(jīng)完全能夠滿足不同行業(yè)的商業(yè)應用了株茶。

代碼實現(xiàn)

pom.xml依賴

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.1.9.RELEASE</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>com.easy</groupId>
    <artifactId>netty</artifactId>
    <version>0.0.1</version>
    <name>netty</name>
    <description>Demo project for Spring Boot</description>

    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
        <encoding>UTF-8</encoding>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
    </properties>

    <dependencies>
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/io.netty/netty-all -->
        <dependency>
            <groupId>io.netty</groupId>
            <artifactId>netty-all</artifactId>
            <version>4.1.43.Final</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <scope>compile</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

    <modules>
        <module>java-tcp</module>
        <module>netty-server</module>
        <module>netty-client</module>
    </modules>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

搭建 Netty 服務端

NettyServer.java

package com.easy.nettyServer;

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.annotation.PostConstruct;
import javax.annotation.PreDestroy;
import java.net.InetSocketAddress;

@Component
@Slf4j
public class NettyServer {
    /**
     * boss 線程組用于處理連接工作
     */
    private EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();
    /**
     * work 線程組用于數(shù)據(jù)處理
     */
    private EventLoopGroup work = new NioEventLoopGroup();

    @Value("${netty.port}")
    private Integer port;

    /**
     * 啟動Netty Server
     *
     * @throws InterruptedException
     */
    @PostConstruct
    public void start() throws InterruptedException {
        ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
        bootstrap.group(boss, work)
                // 指定Channel
                .channel(NioServerSocketChannel.class)
                //使用指定的端口設置套接字地址
                .localAddress(new InetSocketAddress(port))

                //服務端可連接隊列數(shù),對應TCP/IP協(xié)議listen函數(shù)中backlog參數(shù)
                .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)

                //設置TCP長連接,一般如果兩個小時內(nèi)沒有數(shù)據(jù)的通信時,TCP會自動發(fā)送一個活動探測數(shù)據(jù)報文
                .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)

                //將小的數(shù)據(jù)包包裝成更大的幀進行傳送来涨，提高網(wǎng)絡的負載
                .childOption(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)

                .childHandler(new ServerChannelInitializer());
        ChannelFuture future = bootstrap.bind().sync();
        if (future.isSuccess()) {
            log.info("啟動 Netty Server");
        }
    }

    @PreDestroy
    public void destory() throws InterruptedException {
        boss.shutdownGracefully().sync();
        work.shutdownGracefully().sync();
        log.info("關閉Netty");
    }
}

NettyServerHandler.java

package com.easy.nettyServer;

import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

@Slf4j
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    /**
     * 客戶端連接會觸發(fā)
     */
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        log.info("Channel active......");
    }

    /**
     * 客戶端發(fā)消息會觸發(fā)
     */
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        log.info("服務器收到消息: {}", msg.toString());
        ctx.write("我是服務端，我收到你的消息了启盛！");
        ctx.flush();
    }

    /**
     * 發(fā)生異常觸發(fā)
     */
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

ServerChannelInitializer.java

package com.easy.nettyServer;

import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
import io.netty.util.CharsetUtil;

public class ServerChannelInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
        //添加編解碼
        socketChannel.pipeline().addLast("decoder", new StringDecoder(CharsetUtil.UTF_8));
        socketChannel.pipeline().addLast("encoder", new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));
        socketChannel.pipeline().addLast(new NettyServerHandler());
    }
}

創(chuàng)建 Netty 客戶端

NettyClient.java

package com.easy.nettyClient;

import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelFutureListener;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.annotation.PostConstruct;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Component
@Slf4j
public class NettyClient {

    private EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();

    @Value("${netty.port}")
    private Integer port;

    @Value("${netty.host}")
    private String host;

    private SocketChannel socketChannel;

    /**
     * 發(fā)送消息
     */
    public void sendMsg(String msg) {
        socketChannel.writeAndFlush(msg);
    }

    @PostConstruct
    public void start() {
        Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
        bootstrap.group(group)
                .channel(NioSocketChannel.class)
                .remoteAddress(host, port)
                .option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
                .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
                .handler(new NettyClientInitializer());
        ChannelFuture future = bootstrap.connect();
        //客戶端斷線重連邏輯
        future.addListener((ChannelFutureListener) future1 -> {
            if (future1.isSuccess()) {
                log.info("連接Netty服務端成功");
            } else {
                log.info("連接失敗蹦掐，進行斷線重連");
                future1.channel().eventLoop().schedule(() -> start(), 20, TimeUnit.SECONDS);
            }
        });
        socketChannel = (SocketChannel) future.channel();
    }
}

NettyClientHandler.java

package com.easy.nettyClient;

import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

@Slf4j
public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        log.info("客戶端Active .....");
    }

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        log.info("客戶端收到消息: {}", msg.toString());
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

NettyClientInitializer.java

package com.easy.nettyClient;

import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;

public class NettyClientInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
        socketChannel.pipeline().addLast("decoder", new StringDecoder());
        socketChannel.pipeline().addLast("encoder", new StringEncoder());
        socketChannel.pipeline().addLast(new NettyClientHandler());
    }
}

運行示例

打開瀏覽器，地址欄輸入：http://localhost:8091/send?msg=%E4%BD%A0%E5%A5%BD僵闯，觀察服務端和客戶端控制臺

服務端控制臺輸出

2019-12-13 18:01:37.901  INFO 11288 --- [           main] com.easy.nettyServer.NettyServer         : 啟動 Netty Server
2019-12-13 18:01:45.834  INFO 11288 --- [ntLoopGroup-3-1] com.easy.nettyServer.NettyServerHandler  : Channel active......
2019-12-13 18:02:07.858  INFO 11288 --- [ntLoopGroup-3-1] com.easy.nettyServer.NettyServerHandler  : 服務器收到消息: 你好

客戶端控制臺輸出

2019-12-13 18:01:45.822  INFO 11908 --- [ntLoopGroup-2-1] com.easy.nettyClient.NettyClient         : 連接Netty服務端成功
2019-12-13 18:01:45.822  INFO 11908 --- [ntLoopGroup-2-1] com.easy.nettyClient.NettyClientHandler  : 客戶端Active .....
2019-12-13 18:02:08.005  INFO 11908 --- [ntLoopGroup-2-1] com.easy.nettyClient.NettyClientHandler  : 客戶端收到消息: 我是服務端卧抗，我收到你的消息了！

表示使用Netty實現(xiàn)了我們的NIO通信了

Netty 模塊組件

Bootstrap棍厂、ServerBootstrap

一個Netty應用通常由一個Bootstrap開始颗味，主要作用是配置整個Netty程序，串聯(lián)各個組件牺弹，Netty中Bootstrap類是客戶端程序的啟動引導類，ServerBootstrap是服務端啟動引導類时呀。

Future张漂、ChannelFuture

在Netty中所有的IO操作都是異步的，不能立刻得知消息是否被正確處理谨娜，但是可以過一會等它執(zhí)行完成或者直接注冊一個監(jiān)聽航攒，具體的實現(xiàn)就是通過Future和ChannelFuture，他們可以注冊一個監(jiān)聽趴梢，當操作執(zhí)行成功或失敗時監(jiān)聽會自動觸發(fā)注冊的監(jiān)聽事件漠畜。

Channel

Netty網(wǎng)絡通信組件，能夠用于執(zhí)行網(wǎng)絡I/O操作坞靶。Channel為用戶提供：

當前網(wǎng)絡連接的通道的狀態(tài)（例如是否打開憔狞？是否已連接？）
網(wǎng)絡連接的配置參數(shù) （例如接收緩沖區(qū)大姓靡酢）
提供異步的網(wǎng)絡I/O操作(如建立連接瘾敢，讀寫，綁定端口)，異步調(diào)用意味著任何I/O調(diào)用都將立即返回簇抵，并且不保證在調(diào)用結束時所請求的I/O操作已完成庆杜。調(diào)用立即返回一個ChannelFuture實例，通過注冊監(jiān)聽器到ChannelFuture上碟摆，可以I/O操作成功晃财、失敗或取消時回調(diào)通知調(diào)用方。
支持關聯(lián)I/O操作與對應的處理程序

不同協(xié)議典蜕、不同阻塞類型的連接都有不同的 Channel 類型與之對應断盛，下面是一些常用的 Channel 類型

NioSocketChannel，異步的客戶端 TCP Socket 連接
NioServerSocketChannel嘉裤，異步的服務器端 TCP Socket 連接
NioDatagramChannel郑临，異步的 UDP 連接
NioSctpChannel，異步的客戶端 Sctp 連接
NioSctpServerChannel屑宠，異步的 Sctp 服務器端連接

Selector

Netty基于Selector對象實現(xiàn)I/O多路復用厢洞，通過 Selector, 一個線程可以監(jiān)聽多個連接的Channel事件, 當向一個Selector中注冊Channel 后，Selector 內(nèi)部的機制就可以自動不斷地查詢(select) 這些注冊的Channel是否有已就緒的I/O事件(例如可讀, 可寫, 網(wǎng)絡連接完成等)典奉，這樣程序就可以很簡單地使用一個線程高效地管理多個 Channel

NioEventLoop

NioEventLoop中維護了一個線程和任務隊列躺翻，支持異步提交執(zhí)行任務，線程啟動時會調(diào)用NioEventLoop的run方法卫玖，執(zhí)行I/O任務和非I/O任務：

I/O任務即selectionKey中ready的事件公你，如accept、connect假瞬、read陕靠、write等，由processSelectedKeys方法觸發(fā)脱茉。
非IO任務添加到taskQueue中的任務剪芥，如register0、bind0等任務琴许，由runAllTasks方法觸發(fā)税肪。

兩種任務的執(zhí)行時間比由變量ioRatio控制，默認為50榜田，則表示允許非IO任務執(zhí)行的時間與IO任務的執(zhí)行時間相等益兄。

NioEventLoopGroup

NioEventLoopGroup，主要管理eventLoop的生命周期箭券，可以理解為一個線程池净捅，內(nèi)部維護了一組線程，每個線程(NioEventLoop)負責處理多個Channel上的事件邦鲫，而一個Channel只對應于一個線程灸叼。

ChannelHandler

ChannelHandler是一個接口神汹，處理I/O事件或攔截I/O操作，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到其ChannelPipeline(業(yè)務處理鏈)中的下一個處理程序古今。

ChannelHandlerContext

保存Channel相關的所有上下文信息屁魏，同時關聯(lián)一個ChannelHandler對象

ChannelPipline

保存ChannelHandler的List，用于處理或攔截Channel的入站事件和出站操作捉腥。 ChannelPipeline實現(xiàn)了一種高級形式的攔截過濾器模式氓拼，使用戶可以完全控制事件的處理方式，以及Channel中各個的ChannelHandler如何相互交互抵碟。

Spring Boot桃漾、Cloud 學習項目

?著作權歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者

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代碼實現(xiàn)

搭建 Netty 服務端

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Netty 模塊組件

Bootstrap棍厂、ServerBootstrap

Future张漂、ChannelFuture

Channel

Selector

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ChannelHandler

ChannelHandlerContext

ChannelPipline

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