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Netty是由JBOSS提供的一个java开源框架#xff0c;现为 Github上的独立项目。Netty提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工具#xff0c;用以快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序。
也就是说#xff0c;Netty 是一个基于NIO的客户、服务器…百度百科描述
Netty是由JBOSS提供的一个java开源框架现为 Github上的独立项目。Netty提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工具用以快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序。
也就是说Netty 是一个基于NIO的客户、服务器端的编程框架使用Netty 可以确保你快速和简单的开发出一个网络应用例如实现了某种协议的客户、服务端应用。Netty 相当于简化和流线化了网络应用的编程开发过程例如基于 TCP 和 UDP 的 socket 服务开发。
如上摘录自百度百科的描述。 Netty 算是目前最为主流的 NIO 框架了目前我们也在用 NIO。在 Netty 之前还有另外一个 NIO 框架—MinaMina 算是早起的作品Netty 的基础架构跟Mina非常相似使用时的思想也差不多两者还有一些微妙的关系类似于log4j 跟 logbackNetty 和 Mina 均出自 Trustin Lee 之手。
关于Mina跟Netty的区别不是本文重点我们继续回到Netty上。
需求场景描述
完成对红酒窖的室内温度采集及监控功能。由本地应用程序温度传感器定时采集室内温度上报至服务器如果温度 20 °C 则由服务器下发重启空调指令如果本地应用长时间不上传温度给服务器则给户主手机发送一条预警短信。
需求是瞎编的但分析还是要分析的在没有接触socker网络编程之前我们可能会这么做你本地写一个定时器然后将采集到的温度数据调一下服务器上的某个接口服务器拿到数据判断一下如果过高则返回一个带有重启空调的字段至于本地断线的情况在数据库维护一个时间字段如果长时间没有被更新则调用短信发送接口。
这样分析起来感觉也没啥问题就是觉得怪怪的也不能说不行就是本地设备多了对服务器负载是个问题。
咱先不采用这种方式上边描述的场景主要是想模拟双方通信实现双全工操作「客户端发送数据给服务端服务端下发指令给客户端」一提到双方通信我们首先先到的就是Socket吧来吧简单回顾一下Socker通信。
服务端
/*** 服务端*/
public class Server {public static void main(String[] args) {InputStreamReader isr;BufferedReader br;OutputStreamWriter osw;BufferedWriter bw;String str;Scanner in new Scanner(System.in);try {/* 在本机的 8899 端口开放Server */ServerSocket server new ServerSocket(8899);/* 只要产生连接socket便可以代表所连接的那个物体同时这个server.accept()只有产生了连接才会进行下一步操作。*/Socket socket server.accept();/* 输出连接者的IP。*/System.out.println(socket.getInetAddress());System.out.println(建立了一个连接);while (true) {isr new InputStreamReader(socket.getInputStream());br new BufferedReader(isr);System.out.println(客户端回复: br.readLine());osw new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream());bw new BufferedWriter(osw);System.out.print(服务端回复:);str in.nextLine();bw.write(str \n);bw.flush();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}简单看一下 Server 端流程首先创建了一个ServerSocket来监听 8899 端口然后调用阻塞方法 accept();获取新的连接当获取到新的连接之后然后进入了while循环体从该连接中读取数据读取数据是以字节流的方式。
客户端
public class Client {public static void main(String[] args) {InputStreamReader isr;BufferedReader br;OutputStreamWriter osw;BufferedWriter bw;String str;Scanner in new Scanner(System.in);try {Socket socket new Socket(127.0.0.1, 8899);System.out.println(成功连接服务器);while (true) {osw new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream());bw new BufferedWriter(osw);System.out.print(客户端发送:);str in.nextLine();bw.write(str \n);bw.flush();isr new InputStreamReader(socket.getInputStream());br new BufferedReader(isr);System.out.println(服务端回复: br.readLine());}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}客户端连接上服务端 8899 端口之后进入 while 循环体从连接中读取数据如下是效果图 上方代码为了省事直接在主线程操作了但即便是将代码移植到子线程中处理还是存在大量问题尤其是 while 死循环。
如果将代码放在子线程完成那么一个连接需要一个线程来维护一个线程包含一个死循环一万个线程就包含一万个死循环… 再就是这些 while 循环并不是每一个都能读出数据来的所以就会造成资源浪费消耗性能。
总之Socket 就是典型的传统 IO 模型操作IO 读写是面向流的一次性只能从流中读取一个或者多个字节并且读完之后流无法再读取你需要自己缓存数据。 而 NIO 的读写是面向 Buffer 的你可以随意读取里面任何一个字节数据不需要你自己缓存数据这一切只需要移动读写指针即可关于 IO 与 NIO 的区别请移步NIO与IO的区别
Netty实现双向通信
既然是写netty自然是要拿netty来实现上方红酒窖的案例了注简单的demo这次咱先实现双向通信后续再根据这个系列不断完善今天就当入个门了。
开发环境
IDEAmavennetty版本4.1.6
首先导入如下 Maven 依赖
dependencygroupIdio.netty/groupIdartifactIdnetty-all/artifactIdversion4.1.6.Final/version
/dependency服务端
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
public class NettyServer {private static NioEventLoopGroup bossGroup new NioEventLoopGroup();private static NioEventLoopGroup workerGroup new NioEventLoopGroup();public static void main(String[] args) {ServerBootstrap serverBootstrap new ServerBootstrap();serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup)// 指定Channel.channel(NioServerSocketChannel.class)//服务端可连接队列数,对应TCP/IP协议listen函数中backlog参数.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)//设置TCP长连接,一般如果两个小时内没有数据的通信时,TCP会自动发送一个活动探测数据报文.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)//将小的数据包包装成更大的帧进行传送提高网络的负载.childOption(ChannelOption.TCP_NODELAY, true).childHandler(new ChannelInitializerNioSocketChannel() {Overrideprotected void initChannel(NioSocketChannel ch) {ch.pipeline().addLast(new NettyServerHandler());}});serverBootstrap.bind(8070);}PreDestroypublic void destory() throws InterruptedException {bossGroup.shutdownGracefully().sync();workerGroup.shutdownGracefully().sync();}}简单说一下首先创建了两个NioEventLoopGroup对象我们可以把它看做传统IO模型中的两大线程组bossGroup主要用来负责创建新连接「监听端口接收新连接的线程组」workerGroup主要用于读取数据以及业务逻辑处理「处理每一条连接的数据读写的线程组」再生动一点就是一个是对外的销售员一个是负责单子落地的工人。
然后我们创建了ServerBootstrap这个类是用来引导我们进行服务端的启动工作接收两个 NioEventLoopGroup 对象把干活的两个安排的明明白白。
通过.channel(NioServerSocketChannel.class)来指定 IO 模型NioServerSocketChannel.class 表示指定的是 NIO可供的 IO模型 选择无非就 NIOBIOBIO肯定是不能选择的了。
通过.childOption()可以给每条连接设置一些TCP底层相关的属性比如上面我们设置了两种TCP属性其中
ChannelOption.SO_KEEPALIVE表示是否开启TCP底层心跳机制true为开启ChannelOption.TCP_NODELAY表示是否开启Nagle算法true表示关闭false表示开启通俗地说如果要求高实时性有数据发送时就马上发送就关闭如果需要减少发送次数减少网络交互就开启。
接着我们调用childHandler()方法给这个引导类创建一个ChannelInitializer这里主要就是定义后续每条连接的数据读写业务处理逻辑不理解没关系在后面我们会详细分析。ChannelInitializer这个类中我们注意到有一个泛型参数NioSocketChannel这个类呢就是 Netty 对 NIO 类型的连接的抽象而我们前面NioServerSocketChannel也是对 NIO 类型的连接的抽象NioServerSocketChannel和NioSocketChannel的概念可以和 BIO 编程模型中的ServerSocket以及Socket两个概念对应上。还没完我们需要在ChannelInitializer 中的initChannel() 方法里面给客户端添加一个逻辑处理器这个处理器的作用就是负责向服务端写数据也就是代码中的如下部分
Override
protected void initChannel(NioSocketChannel ch) {ch.pipeline().addLast(new NettyServerHandler());
}我们简单看一下这段代码其中ch.pipeline() 返回的是和这条连接相关的逻辑处理链采用了责任链模式类似于之前文章中提到的Spring Security过滤器链一样这里不理解没关系后面再细说。
然后再调用 addLast() 方法 添加一个逻辑处理器这个逻辑处理器为的就是在客户端建立连接成功之后向服务端写数据下面是这个逻辑处理器相关的代码
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import java.nio.charset.Charset;
import java.util.Date;public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {// 1. 获取数据ByteBuf byteBuf (ByteBuf) msg;System.out.println(new Date() : 服务端读到数据 - byteBuf.toString(Charset.forName(utf-8)));System.out.println(new Date() : 服务端写出数据);// 2. 写数据ByteBuf out getByteBuf(ctx);ctx.channel().writeAndFlush(out);}private ByteBuf getByteBuf(ChannelHandlerContext ctx) {byte[] bytes 我是发送给客户端的数据请重启冰箱!.getBytes(Charset.forName(utf-8));ByteBuf buffer ctx.alloc().buffer();buffer.writeBytes(bytes);return buffer;}}继续如上这段代码这个逻辑处理器继承自 ChannelInboundHandlerAdapter然后覆盖了 channelRead()方法这个方法在接收到客户端发来的数据之后被回调。
这里的 msg 参数指的就是 Netty 里面数据读写的载体然后需要我们强转一下为ByteBuf类型然后调用 byteBuf.toString() 就能够拿到我们客户端发过来的字符串数据。
ok至此服务端创建完了我们再看客户端。
客户端
import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
import io.netty.handler.timeout.IdleStateHandler;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class NettyClient {private static String host 127.0.0.1;private static int MAX_RETRY 5;public static void main(String[] args) {NioEventLoopGroup workerGroup new NioEventLoopGroup();Bootstrap bootstrap new Bootstrap();bootstrap// 1.指定线程模型.group(workerGroup)// 2.指定 IO 类型为 NIO.channel(NioSocketChannel.class).option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true).option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)// 3.IO 处理逻辑.handler(new ChannelInitializerSocketChannel() {Overridepublic void initChannel(SocketChannel ch) {ch.pipeline().addLast(new IdleStateHandler(0, 10, 0)).addLast(new StringDecoder()).addLast(new StringEncoder()).addLast(new NettyClientHandler());}});// 4.建立连接bootstrap.connect(host, 8070).addListener(future - {if (future.isSuccess()) {System.out.println(连接成功!);} else {System.err.println(连接失败!);connect(bootstrap, host, 80, MAX_RETRY);}});}/*** 用于失败重连*/private static void connect(Bootstrap bootstrap, String host, int port, int retry) {bootstrap.connect(host, port).addListener(future - {if (future.isSuccess()) {System.out.println(连接成功!);} else if (retry 0) {System.err.println(重试次数已用完放弃连接);} else {// 第几次重连int order (MAX_RETRY - retry) 1;// 本次重连的间隔int delay 1 order;System.err.println(new Date() : 连接失败第 order 次重连……);bootstrap.config().group().schedule(() - connect(bootstrap, host, port, retry - 1), delay, TimeUnit.SECONDS);}});}}我们可以看到客户端的引导类不再是ServerBootstrap了而是换成了Bootstrap这个类负责客户端以及连接服务端跟服务端属性大差不差channel、option、handle等然后同样指定了IO模型同时还增加了连接监听 bootstrap.connect(host, 8070).addListener其中future.isSuccess()属性值表示了连接结果如果连接失败则跳入 connect 进行重连重连尝试5次之后不再进行尝试这块我们后面文章再细讲「其中包含客户端、服务端的长连接断线重试等」我们先来看看客户端指定的业务处理类NettyClientHandler
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import java.nio.charset.Charset;
import java.util.Date;
import java.util.Random;public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) {System.out.println(new Date() : 客户端写出数据);// 1. 获取数据ByteBuf buffer getByteBuf(ctx);// 2. 写数据ctx.channel().writeAndFlush(buffer);}/*** 数据解析*/private ByteBuf getByteBuf(ChannelHandlerContext ctx) {// 1. 获取二进制抽象 ByteBufByteBuf buffer ctx.alloc().buffer();Random random new Random();double value random.nextDouble() * 14 8;String temp 获取室内温度 value;// 2. 准备数据指定字符串的字符集为 utf-8byte[] bytes temp.getBytes(Charset.forName(utf-8));// 3. 填充数据到 ByteBufbuffer.writeBytes(bytes);return buffer;}Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {System.out.println(new Date() : 客户端读到数据 - msg.toString());}}这个逻辑处理器同样继承自 ChannelInboundHandlerAdapter不同于服务端客户端逻辑处理器这次使用到了 channelActive()方法这个方法会在客户端连接建立成功之后被调用所以我们在这个方法里完成写数据的操作「读取室内温度」。
我们简单看一下这个channelActive()方法首先获取传递的 ByteBuf 对象这个对象怎么来的呢我们进入 getByteBuf() 方法我们可以看到通过调用ctx.alloc() 获取到一个 ByteBuf 然后我们把字符串的二进制数据填充进了 ByteBuf这样我们就获取到了 Netty 需要的一个数据格式最后我们调用 ctx.channel().writeAndFlush() 把数据写到服务端至此整个客户端的写操作就完成了。
接下来就是读数据量channelRead 方法这个方法我们在服务端代码中已经了解过了就不再阐述了。 测试服务端客户端代码
首先运行服务端 main() 方法然后再运行客户端 main() 方法执行效果如下
客户端 服务端 至此通过这个小demo客户端与服务端可以完成双向通信了。还不急着技术文章但毕竟是局域网吗如果服务端的代码部署在外网服务端效果会怎样呢
测试服务端在外网服务器
我们把服务端代码部署在外网环境中试一下看看效果会怎样。
首先我们修改一下客户端的host地址为外网ip地址然后本地起一下客户端试试 我们可以看到返回结果没问题那说明服务端也是没问题的 至此外网服务端与局域网客户端的双向通信时没问题了测试具体细节就不展示了后面章节我会一步一步将代码迁移到SpringBoot Web项目中的但是眼下这代码还是有点问题我们先在本地继续完善一下。
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