Netty 学习
Netty+SpringBoot+FastDFS+Html5 实现聊天 App，项目介绍：https://segmentfault.com/a/11…
Netty+SpringBoot+FastDFS+Html5 实现聊天 App，项目 github 链接：https://github.com/ShimmerPig…
本章练习完整代码链接：https://github.com/ShimmerPig…
IO 编程与 NIO 编程
传统 IO 编程性能分析
IO 编程模型在客户端较少的情况下运行良好，但是对于客户端比较多的业务来说，单机服务端可能需要支撑成千上万的连接，IO 模型可能就不太合适了。这是因为在传统的 IO 模型中，每个连接创建成功之后都需要一个线程来维护，每个线程包含一个 while 死循环，那么 1w 个连接对应 1w 个线程，继而 1w 个 while 死循环，这就带来如下几个问题：
1. 线程资源受限：线程是操作系统中非常宝贵的资源，同一时刻有大量的线程处于阻塞状态是非常严重的资源浪费，操作系统耗不起。
2. 线程切换效率低下：单机 cpu 核数固定，线程爆炸之后操作系统频繁进行线程切换，应用性能急剧下降。
3. 除了以上两个问题，IO 编程中，我们看到数据读写是以字节流为单位，效率不高。
为了解决这三个问题，JDK 在 1.4 之后提出了 NIO。下面简单描述一下 NIO 是如何解决以上三个问题的。
线程资源受限
NIO 编程模型中，新来一个连接不再创建一个新的线程，而是可以把这条连接直接绑定到某个固定的线程，然后这条连接所有的读写都由这个线程来负责。这个过程的实现归功于 NIO 模型中 selector 的作用，一条连接来了之后，现在不创建一个 while 死循环去监听是否有数据可读了，而是直接把这条连接注册到 selector 上，然后，通过检查这个 selector，就可以批量监测出有数据可读的连接，进而读取数据。
线程切换效率低下
由于 NIO 模型中线程数量大大降低，线程切换效率因此也大幅度提高。
IO 读写以字节为单位
NIO 解决这个问题的方式是数据读写不再以字节为单位，而是以字节块为单位。IO 模型中，每次都是从操作系统底层一个字节一个字节地读取数据，而 NIO 维护一个缓冲区，每次可以从这个缓冲区里面读取一块的数据。
hello netty
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首先定义一对线程组——主线程 bossGroup 与从线程 workerGroup。bossGroup——用于接受客户端的连接，但是不做任何处理，跟老板一样，不做事。workerGroup——bossGroup 会将任务丢给他，让 workerGroup 去处理。
// 主线程
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
// 从线程
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
定义服务端的启动类 serverBootstrap，需要设置主从线程，NIO 的双向通道，与子处理器（用于处理 workerGroup），这里的子处理器后面我们会手动创建。
// netty 服务器的创建, ServerBootstrap 是一个启动类
ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup) // 设置主从线程组
.channel(NioServerSocketChannel.class) // 设置 nio 的双向通道
.childHandler(new HelloServerInitializer()); // 子处理器，用于处理 workerGroup
启动服务端，绑定 8088 端口，同时设置启动的方式为同步的，这样我们的 Netty 就会一直等待，直到该端口启动完毕。
ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(8088).sync();
监听关闭的通道 channel，设置为同步方式。
channelFuture.channel().closeFuture().sync();
将两个线程优雅地关闭。
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
创建管道 channel 的子处理器 HelloServerInitializer，用于处理 workerGroup。HelloServerInitializer 里面只重写了 initChannel 方法，是一个初始化器，channel 注册后，会执行里面相应的初始化方法。在 initChannel 方法中通过 SocketChannel 获得对应的管道，通过该管道添加相关助手类 handler。HttpServerCodec 是由 netty 自己提供的助手类，可以理解为拦截器，当请求到服务端，我们需要做解码，响应到客户端做编码。添加自定义的助手类 customHandler，返回 ”hello netty~”
ChannelPipeline pipeline = channel.pipeline();
pipeline.addLast(“HttpServerCodec”, new HttpServerCodec());
pipeline.addLast(“customHandler”, new CustomHandler());
创建自定义的助手类 CustomHandler 继承 SimpleChannelInboundHandler，返回 hello netty~ 重写 channelRead0 方法，首先通过传入的上下文对象 ChannelHandlerContext 获取 channel，若消息类型为 http 请求，则构建一个内容为 ”hello netty~” 的 http 响应，通过上下文对象的 writeAndFlush 方法将响应刷到客户端。
if (msg instanceof HttpRequest) {
// 显示客户端的远程地址
System.out.println(channel.remoteAddress());
// 定义发送的数据消息
ByteBuf content = Unpooled.copiedBuffer(“Hello netty~”, CharsetUtil.UTF_8);
// 构建一个 http response
FullHttpResponse response =
new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1,
HttpResponseStatus.OK,
content);
// 为响应增加数据类型和长度
response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_TYPE, “text/plain”);
response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_LENGTH, content.readableBytes());
// 把响应刷到客户端
ctx.writeAndFlush(response);
}
访问 8088 端口，返回 ”hello netty~”
netty 聊天小练习
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服务器
定义主从线程与服务端的启动类
public class WSServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
EventLoopGroup mainGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup subGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
ServerBootstrap server = new ServerBootstrap();
server.group(mainGroup, subGroup)
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new WSServerInitialzer());
ChannelFuture future = server.bind(8088).sync();
future.channel().closeFuture().sync();
} finally {
mainGroup.shutdownGracefully();
subGroup.shutdownGracefully();
}
}
}
创建 channel 的子处理器 WSServerInitialzer 加入相关的助手类 handler
public class WSServerInitialzer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
// websocket 基于 http 协议，所以要有 http 编解码器
pipeline.addLast(new HttpServerCodec());
// 对写大数据流的支持
pipeline.addLast(new ChunkedWriteHandler());
// 对 httpMessage 进行聚合，聚合成 FullHttpRequest 或 FullHttpResponse
// 几乎在 netty 中的编程，都会使用到此 hanler
pipeline.addLast(new HttpObjectAggregator(1024*64));
// ====================== 以上是用于支持 http 协议 ======================
// ====================== 以下是支持 httpWebsocket ======================
/**
* websocket 服务器处理的协议，用于指定给客户端连接访问的路由 : /ws
* 本 handler 会帮你处理一些繁重的复杂的事
* 会帮你处理握手动作：handshaking（close, ping, pong）ping + pong = 心跳
* 对于 websocket 来讲，都是以 frames 进行传输的，不同的数据类型对应的 frames 也不同
*/
pipeline.addLast(new WebSocketServerProtocolHandler(“/ws”));
// 自定义的 handler
pipeline.addLast(new ChatHandler());
}
}
创建自定义的助手类 ChatHandler，用于处理消息。TextWebSocketFrame：在 netty 中，是用于为 websocket 专门处理文本的对象，frame 是消息的载体。创建管道组 ChannelGroup，用于管理所有客户端的管道 channel。
private static ChannelGroup clients =
new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE);
重写 channelRead0 方法，通过传入的 TextWebSocketFrame 获取客户端传入的内容。通过循环的方法对 ChannelGroup 中所有的 channel 进行回复。
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame msg)
throws Exception {
// 获取客户端传输过来的消息
String content = msg.text();
System.out.println(“ 接受到的数据：” + content);
// for (Channel channel: clients) {
// channel.writeAndFlush(
// new TextWebSocketFrame(
// “[服务器在]” + LocalDateTime.now()
// + “ 接受到消息, 消息为：” + content));
// }
// 下面这个方法，和上面的 for 循环，一致
clients.writeAndFlush(
new TextWebSocketFrame(
“[服务器在]” + LocalDateTime.now()
+ “ 接受到消息, 消息为：” + content));
}
重写 handlerAdded 方法，当客户端连接服务端之后（打开连接），获取客户端的 channle，并且放到 ChannelGroup 中去进行管理。
@Override
public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
clients.add(ctx.channel());
}
重写 handlerRemoved 方法，当触发 handlerRemoved，ChannelGroup 会自动移除对应客户端的 channel。
@Override
public void handlerRemoved(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
// 当触发 handlerRemoved，ChannelGroup 会自动移除对应客户端的 channel
// clients.remove(ctx.channel());
System.out.println(“ 客户端断开，channle 对应的长 id 为：”
+ ctx.channel().id().asLongText());
System.out.println(“ 客户端断开，channle 对应的短 id 为：”
+ ctx.channel().id().asShortText());
}
客户端
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset=”utf-8″ />
<title></title>
</head>
<body>
<div> 发送消息:</div>
<input type=”text” id=”msgContent”/>
<input type=”button” value=” 点我发送 ” onclick=”CHAT.chat()”/>
<div> 接受消息：</div>
<div id=”receiveMsg” style=”background-color: gainsboro;”></div>
<script type=”application/javascript”>
window.CHAT = {
socket: null,
init: function() {
if (window.WebSocket) {
CHAT.socket = new WebSocket(“ws://192.168.1.4:8088/ws”);
CHAT.socket.onopen = function() {
console.log(“ 连接建立成功 …”);
},
CHAT.socket.onclose = function() {
console.log(“ 连接关闭 …”);
},
CHAT.socket.onerror = function() {
console.log(“ 发生错误 …”);
},
CHAT.socket.onmessage = function(e) {
console.log(“ 接受到消息：” + e.data);
var receiveMsg = document.getElementById(“receiveMsg”);
var html = receiveMsg.innerHTML;
receiveMsg.innerHTML = html + “<br/>” + e.data;
}
} else {
alert(“ 浏览器不支持 websocket 协议 …”);
}
},
chat: function() {
var msg = document.getElementById(“msgContent”);
CHAT.socket.send(msg.value);
}
};
CHAT.init();
</script>
</body>
</html>
测试