NIO编程（netty的使用）

骑猪看日落 2022-12-09 02:42 152阅读 0赞

# NIO编程（netty的使用） #

### 目录 ###

*  NIO编程（netty的使用）
 *   *  1.传统io（使用socket网络编程测试）
     *  2.NIO
     *  3.NIO结合websocket使用

## 1.传统io（使用socket网络编程测试） ##

服务端监听客户端发送的数据

public class IOServer { 
    
        public static void main(String[] args) throws IOException { 
            //
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9002);
            while (true){ 
                //用阻塞方法获取一个新连接
                final Socket accept = serverSocket.accept();
                //有新连接的时候创建一个线程，获取该连接中的数据
                new Thread(){ 
                    /** * If this thread was constructed using a separate * <code>Runnable</code> run object, then that * <code>Runnable</code> object's <code>run</code> method is called; * otherwise, this method does nothing and returns. * <p> * Subclasses of <code>Thread</code> should override this method. * * @see #start() * @see #stop() * @see #Thread(ThreadGroup, Runnable, String) */
                    @Override
                    public void run() { 
                        //获取当前线程的名字
                        String currentName = Thread.currentThread().getName();
                        //开始读取该连接中的数据
                        try { 
                            InputStream is = accept.getInputStream();
                            byte[] bytes = new byte[1024];
                            //此处有一个死循环，当没有数据的时候，循环仍在继续，浪费系统性能
                           while (true){ 
                               int len;
                               while ((len = is.read(bytes))!=-1){ 
                                   System.out.println("线程"+currentName+":"+new String(bytes, "utf-8"));
                               }
                           }
                        } catch (IOException e) { 
                            e.printStackTrace();
                        }
    
                    }
                }.start();
            }
        }
    }

客户端向服务端发送数据（5个线程向服务端发送数据）

public class IOClient { 
    
        public static void main(String[] args) { 
            for (int i=0;i<5;i++){ 
                WriteData writeData = new WriteData();
                writeData.start();
            }
        }
    
        public static class WriteData extends Thread{ 
            /** * If this thread was constructed using a separate * <code>Runnable</code> run object, then that * <code>Runnable</code> object's <code>run</code> method is called; * otherwise, this method does nothing and returns. * <p> * Subclasses of <code>Thread</code> should override this method. * * @see #start() * @see #stop() * @see #Thread(ThreadGroup, Runnable, String) */
            @Override
            public void run() { 
                try { 
                    Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 9002);
                    OutputStream os = socket.getOutputStream();
                    while (true){ 
                        os.write(("测试数据").getBytes());
                        os.flush();
                        Thread.sleep(2000);
                    }
    
                } catch (Exception e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

***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。如果在用户数量较少的情况下运行是没有问题的，但是对于用户数量比较多的业务来说，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***

## 2.NIO ##

Netty框架包含如下的组件：

*  ServerBootstrap ：用于接受客户端的连接以及为已接受的连接创建子通道，一般用于服务端。
 *  Bootstrap：不接受新的连接，并且是在父通道类完成一些操作，一般用于客户端的。
 *  Channel：对网络套接字的I/O操作，例如读、写、连接、绑定等操作进行适配和封装的组件。
 *  EventLoop：处理所有注册其上的channel的I/O操作。通常情况一个EventLoop可为多个channel提供服务。
 *  EventLoopGroup：包含有多个EventLoop的实例，用来管理 event Loop 的组件，可以理解为一个线程池，内部维护了一组线程。
 *  ChannelHandler和ChannelPipeline：例如一个流水线车间，当组件从流水线头部进入，穿越流水线，流水线上的工人按顺序对组件进行加工，到达流水线尾部时商品组装完成。流水线相当于`ChannelPipeline`，流水线工人相当于`ChannelHandler`，源头的组件当做event。
 *  ChannelInitializer：用于对刚创建的channel进行初始化，将ChannelHandler添加到channel的ChannelPipeline处理链路中。
 *  ChannelFuture：与jdk中线程的Future接口类似，即实现并行处理的效果。可以在操作执行成功或失败时自动触发监听器中的事件处理方法。

public class NettyServer { 
    
        public static void main(String[] args) { 
            //用于接受客户端的连接以及为已接受的连接创建子通道，一般用于服务端
            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
    
            /** * EventLoopGroup 包含有多个EventLoop的实例，用来管理 event Loop 的组件，可以理解为一个线程池，内部维护了一组线程 * EventLoop 处理所有注册其上的channel的I/O操作。通常情况一个EventLoop可为多个channel提供服务 */
            //接受新连接的线程（相当于selector）
            NioEventLoopGroup boos = new NioEventLoopGroup();
            //读取数据的线程
            NioEventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
    
            //服务端执行
            serverBootstrap
                    .group(boos,worker)
                    //对网络套接字的I/O操作，例如读、写、连接、绑定等操作进行适配和封装的组件
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    //ChannelInitializer：用于对刚创建的channel进行初始化，将ChannelHandler添加到channel的ChannelPipeline处理链路中
                    .childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() { 
    
                        @Override
                        protected void initChannel(NioSocketChannel nioSocketChannel) throws Exception { 
                        // 组件从流水线头部进入，流水线上的工人按顺序对组件进行加工
                        // 流水线相当于ChannelPipeline
                        // 流水线工人相当于ChannelHandler
                        //pipeline代表流水线，addLast添加工人
                        //StringDecoder 解码器
                         nioSocketChannel.pipeline().addLast(new StringDecoder());
                         nioSocketChannel.pipeline().addLast(new SimpleChannelInboundHandler<String>() { 
                             //自定义工人，需要我们告诉他干啥事
                             @Override
                             protected void channelRead0(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, String s) throws Exception { 
                                 System.out.println("输出为：" +s);
                             }
                         });
                        }
                    }).bind(9002);
        }
    }

public class NettyClient { 
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 
            //不接受新的连接，并且是在父通道类中完成一些操作，通常用于客户端中
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
    
            //EventLoopGroup中包含了多个EventLoop实例，用来管理EventLoop的组件
            NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
    
            //客户端执行
            bootstrap
                    .group(group)
                    //对网络套接字的I/O操作，例如读、写、连接、绑定等操作进行适配和封装的组件
                    .channel(NioSocketChannel.class)
                    //ChannelInitializer 用于对刚创建的channel进行初始化，将ChannelHandler添加到channel的ChannelPipeline处理链路中
                    .handler(new ChannelInitializer<Channel>() { 
    
                        @Override
                        protected void initChannel(Channel channel) throws Exception { 
                            // 组件从流水线头部进入，流水线上的工人按顺序对组件进行加工
                            // 流水线相当于ChannelPipeline
                            // 流水线工人相当于ChannelHandler
                            //pipeline代表流水线，addLast添加工人
                            //StringEncoder 编码器
                            channel.pipeline().addLast(new StringEncoder());
                        }
                    });
            //客户端连接服务端
            Channel channel = bootstrap.connect("127.0.0.1", 9002).channel();
            while (true){ 
                channel.writeAndFlush("测试数据");
                Thread.sleep(2000);
            }
    
        }
    }

## 3.NIO结合websocket使用 ##

***自定义一个工人***

//TextWebSocketFrame 为websocket服务的传输格式
    public class MyWebSocketHandler extends SimpleChannelInboundHandler<TextWebSocketFrame> { 
    
    
        /** * 存放websocket连接的map，key为用户id */
        public static ConcurrentHashMap<String, Channel> userChannelMap=new ConcurrentHashMap<>();
    
        /** * 用户请求websocket服务端执行的方法(用户主动） * @param channelHandlerContext * @param textWebSocketFrame * @throws Exception */
        @Override
        protected void channelRead0(ChannelHandlerContext channelHandlerContext,
                                    TextWebSocketFrame textWebSocketFrame) throws Exception { 
    
            //约定用户第一次请求携带的数据：{"userId":"1"}
            //获取通信的数据
            String json = textWebSocketFrame.text();
            Map<String,String> parseObject = JSON.parseObject(json, Map.class);
            String userId = parseObject.get("userId");
            //从map中取出连接
            Channel channel = userChannelMap.get(userId);
            if (channel==null){ 
                //第一次请求的时候需要建立websocket连接
                channel = channelHandlerContext.channel();
                //放入map中
                userChannelMap.put(userId,channel);
            }
            //不是第一次请求，已有websocket连接
           
    
            //将消息推送到客户端
            Map<String,Integer> data=new HashMap<>();
            data.put("sysNoticeCount",2);
            Result<Map<String, Integer>> result = new Result<>(true, StatusCode.OK, "测试消息成功", data);
            channel.writeAndFlush(new TextWebSocketFrame(JSON.toJSONString(result)));
        }
    }

***netty服务***

public class NettyServer { 
    
        public void start(int port){ 
            System.out.println("netty开始启动。。。。");
            //创建一个用于接收新连接的对象
            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
    
            //用于接收新连接
            NioEventLoopGroup boos = new NioEventLoopGroup();
            //用于操作连接的数据
            NioEventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
    
            //开始一个服务
            serverBootstrap
                    .group(boos,worker)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childHandler(new ChannelInitializer<Channel>() { 
                        @Override
                        protected void initChannel(Channel channel) throws Exception { 
                            //请求消息解码器
                            channel.pipeline().addLast(new HttpServerCodec());
                            //将多个消息转换为单一的request或者response对象
                            channel.pipeline().addLast(new HttpObjectAggregator(65536));
                            //处理websocket的消息事件
                            channel.pipeline().addLast(new WebSocketServerProtocolHandler("/ws"));
                            //自定义一个工人
                            MyWebSocketHandler myWebSocketHandler = new MyWebSocketHandler();
                            channel.pipeline().addLast(myWebSocketHandler);
                        }
                    }).bind(port);
        }
    }

**使用netty最主要的就是要知道怎么使用工人**

下面是三个和websocket有关的netty已经写好的工人

`HttpServerCodec` 请求消息解码器

`HttpObjectAggregator` 将多个消息转换为单一的request或者response对象

`WebSocketServerProtocolHandler` 处理websocket的消息事件

**使用spring自动创建一个实例**

@Configuration
    public class NettyConfig { 
    
        @Bean("nettyServer")
        public NettyServer createNettyServer(){ 
            NettyServer nettyServer = new NettyServer();
            //开启一个线程为netty服务
            new Thread(){ 
                /** * If this thread was constructed using a separate * <code>Runnable</code> run object, then that * <code>Runnable</code> object's <code>run</code> method is called; * otherwise, this method does nothing and returns. * <p> * Subclasses of <code>Thread</code> should override this method. * * @see #start() * @see #stop() * @see #Thread(ThreadGroup, Runnable, String) */
                @Override
                public void run() { 
                    //启动netty
                    nettyServer.start(1234);
                }
            }.start();
    
            return nettyServer;
        }
    }