Netty实战二之自己的Netty应用程序

接下来我们将展示如何构建一个基于Netty的客户端和服务器,程序很简单:客户端将消息发送给服务器,而服务器再将消息回送给客户端,这将是一个对你而言很重要的第一个netty的实践经验。

1、设置开发环境

编译和运行,我们需要准备JDK和Apache Maven工具,这里建议大家使用Java的集成开发环境(IDE)。

如果你已经安装了JDK,那么可以略过此步。

否则,请从http://java.com/en/download/manual.jsp 处获取JDK第8版,请下载JDK,而不是Java运行环境(JRE),其仅仅可以运行Java应用程序,但不够编译它们。

有关安装说明:

——将环境变量JAVA_HOME设置为你的JDK安装位置

——将%JAVA_HOME%\bin添加到你的执行路径

下面是使用最广泛的Java IDE,都可以免费获取

——NetBeans——https://netbeans.org

有关MAVEN的安装也与Java JDK安装类似

2、Netty客户端/服务器概览

图2-1展示了我们将要编写的Echo客户端和服务器应用程序,即使可能我们要编写基于Web的用于被浏览器访问的应用程序,但是通过同时实现客户端和服务器,你一定能更加全面地理解Netty的API。

虽然图中也展示了我们一开始所说的多个客户端,所能够支持的客户端数量,在理论上,仅受限于系统的可用资源(以及所使用的JDK版本可能会施加的限制)。

Echo客户端和服务器之间的交互非常简单,其本身也充分体现了客户端/服务器系统中典型的请求-响应交互模式。

3、编写Echo服务器

所有的Netty服务器都需要以下两个部分:

——至少一个ChannelHandler——该组件实现了服务器对从客户端接收的数据的处理,即它的业务逻辑。

——引导——配置服务器的启动代码,将服务器绑定到它要监听连接请求的端口上。

我们的服务器会响应传入的消息,需要实现ChannelInboundHandler接口,用来定义响应入站事件的方法,对于此应用而言只需要用到少量的这些方法,所以继承ChannelInboundHandlerAdapter类就足够了,它提供了ChannelInboundHandler的默认实现。

——channelRead():对于每个传入的消息都要调用

——channelReadComplete():通知ChannelInboundHandler最后一次对channelRead()的调用时当前批量读取中的最后一条消息

——exceptionCaught():在读取操作期间,有异常跑出会调用

代码清单2-1,展示Echo服务器的ChannelHandler实现EchoServerHandler。

ChannelInboundHandlerAdapter有一个直观的API,并且它的每个方法都可以被重写以挂钩到事件生命周期的恰当点上。因为需要处理所有接收到的数据,所以重写channelRead()方法

重写exceptionCaught()方法允许你对Throwable的任何子类做出反应,我们代码中记录了异常并关闭了连接。

如果不捕获异常,会发生什么呢?

每个Channel都拥有一个与之相关联的ChannelPipeline,其持有一个ChannelHandler的实例链,在默认情况下,ChannelHandler会把对它的方法的调用转发给链中的下一个ChannelHandler,因此,如果exceptionCaught()方法没有被该链中的某处实现,那么所接收的异常将会被传递到ChannelPipeline的尾端并被记录,为此,你的应用程序应该提供至少有一个实现了exceptionCaught()方法的ChannelHandler。

除了ChannelInboundHandlerAdapter之外,还有很多需要学习的ChannelHandler的子类型和实现。

——针对不同类型的事件调用ChannelHandler

——应用程序通过实现或者扩展ChannelHandler来挂钩到事件的生命周期,并且提供自定义的应用程序逻辑

——在架构上,ChannelHandler有助于保持业务逻辑与网络处理代码的分离,这简化了开发过程,因为代码必须不断地演化以响应不断变化的需求

在讨论过EchoServerHandler实现的核心业务逻辑之后,我们现在可以讨论引导服务器本身的过程:

——绑定到服务器将在其上监听并接受请求的端口

——配置Channel,以将有关的入站消息通知给EchoServerHandler实例

传输:

在网络协议的标准多层视图中,传输层提供了端到端的或者主机到主机的通信服务。

因特网通信是建立在TCP传输之上的,除了一些由Java NIO实现提供的服务器端性能增强之外,NIO传输大多数时候指的就是TCP传输。

我们创建了一个ServerBootstrap实例,因为正在使用NIO传输,指定NioEventLoopGroup来接收和处理新的连接,并且将Channel的类型指定为NioServerSocketChannel。在此之后,将本地地址设置为一个具有选定端口的InetSocketAddress,服务器将绑定到这个地址以监听新的连接请求。

使用一个特殊的类——ChannelInitializer。当一个新的连接被接受时,一个新的子Channel将会被创建,而ChannelInitializer将会把一个你的EchoServerHandler的实例添加到该Channel的ChannelPipeline中,即这个ChannelHandler将会收到有关入站消息的通知。

虽然NIO是可伸缩的,但是其关于多线程处理的配置并不简单。Netty的设计封装了大部分的复杂性。

绑定服务器,并等待绑定完成。(对sync()方法的调用将导致当前Thread阻塞,一直到绑定操作完成为止)该应用程序将会阻塞等待直到服务器的Channel关闭(因为我的Channel的CloseFuture上调用sync()方法),之后我们可以关闭EventLoopGroup,并释放所有的资源,包括所有被创建的线程。

使用了NIO,因为得益于它的可扩展性和彻底的异步性,它是目前使用最广泛的传输,可以使用一个不同的传输实现,当然如果你想要在自己的服务器中使用OIO传输,将需要指定OioServerSocketChanne和OioEventLoopGroup。

让我们回顾一下服务器中的重要步骤:

——EchoServerHandler实现了业务逻辑

——main()方法引导了服务器

引导过程中所需的步骤:

——创建一个ServerBootstrap的实例以引导和绑定服务器

——创建并分配一个NioEventLoopGroup实例以进行事件的处理,如接受新连接以及读/写数据

——指定服务器绑定的本地的InetSocketAddress

——使用一个EchoServerHandler的实例初始化每一个新的Channel

——调用ServerBootstrap.bing()方法以绑定服务器

4、编写Echo客户端

1、连接到服务器 2、发送一个或者多个消息 3、对于每个消息,等待并接收从服务器发回的相同的消息 4、关闭连接

编写客户端所涉及的两个主要代码部分也是业务逻辑和引导

客户端将拥有一个用来处理数据的ChannelInboundHandler,在这个场景下,将扩展SimpleChannelInboundHandler类以处理所有必须的任务。如代码清单2-3,要求重写下面的方法:

——channelActive():在到服务器的连接已经建立之后将被调用

——channelRead():当从服务器接收到一条消息时被调用

——exceptionCaught():在处理过程中引发异常时被调用

重写了channelActive()方法,其将在一个连接建立时被调用,这确保了数据将会被尽可能快地写入服务器,其在这个场景下是一个编码了字符串“Netty rocks!”的字符串缓存区。

重写了channelRead0()方法,每当接收数据时,都会调用这个方法。需要注意的是,由服务器发送的消息可能会被分块接收。如果服务器发送了5字节,那么不能保证这5字节会被一次性接收。

即使是对于这么少量的数据,channelRead0()方法也可能会被调用两次。作为一个面向流的协议,TCP保证了字节数组将会按照服务器发送它们的顺序被接收

重写了exceptionCaught()。如同在EchoServerHandler(见代码清单2-2)中所示,记录Throwable,关闭Channel,在这个场景下,终止到服务器的连接。

SimpleChannelInboundHandler与ChannelLnboundHandler

为什么我们在客户端使用的是SimpleChannelInboundHandler,而不是在EchoServerHandler中所使用的ChannelInboundHandlerAdapter呢?这两个因素的相互作用有关:业务逻辑如何处理消息以及Netty如何管理资源

在客户端,当channelRead()方法完成时,你已经有了传入消息,并且已经处理完它了。当该方法返回时,SimpleChannelInboundHandler负责释放指向保存该消息的ByteBuf的内存引用。

在EchoServerHandler中,你仍然需要将传入消息回送给发送者,而write()操作时异步的,直到channelRead()方法返回后可能仍然没有完成,为此,EchoServerHandler扩展了ChannelInboundHandlerAdapter,其在这个时间点上不会释放消息。

消息在EchoServerHandler的channelReadComplete()方法中,当writeAndFlush()方法被调用时被释放。

引导客户端类似于引导服务器,不同的是,客户端是使用主机和端口参数来连接远程地址,也就是这里的Echo服务器的地址,而不是绑定到一个一直被监听的端口。

注意,你可以在客户端和服务器上分别使用不同的传输。在服务器端使用NIO传输,而在客户端使用OIO传输。

——为初始化客户端,创建了一个Bootstrap实例

——为进行事件处理分配了一个NioEventLoopGroup实例,其中事件处理包括创建新的连接以及处理入站和出站数据

——为服务器连接创建了一个InetSocketAddress实例

——当连接被建立时,一个EchoClientHandler实例会被安装到(该Channel的)ChannelPipeline中

——在一切都设置完成后,调用Bootstrap.connect()方法连接到远程节点

在本节中虽然只是一个简单的应用程序, 但是它可以伸缩到支持数千并发连接——每秒可以比普通的基于套接字的Java应用程序处理多得多的消息。

深入地了解Netty对于关注点分离的架构原则的支持,通过提供正确的抽象来解耦业务逻辑和网络编程逻辑。

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