Netty的介绍与使用--第六天(Netty核心模块组件介绍)

1. Netty模型

  • Netty 抽象出两组线程池,BossGroup 专门负责接收客户端连接,WorkerGroup 专门负 责网络读写操作;
  • NioEventLoop 表示一个不断循环执行处理任务的线程,每个 NioEventLoop 都有一个 selector,用于监听绑定在其上的 socket 网络通道;
  • NioEventLoop 内部采用串行化设计,从消息的读取->解码->处理->编码->发送,始终由 IO 线程 NioEventLoop 负责:
    (1)NioEventLoopGroup 下包含多个 NioEventLoop;
    (2)每个 NioEventLoop 中包含有一个 Selector,一个 taskQueue;
    (3)每个 NioEventLoop 的 Selector 上可以注册监听多个 NioChannel;
    (4)每个 NioChannel 只会绑定在唯一的 NioEventLoop 上;
    (5)每个 NioChannel 都绑定有一个自己的 ChannelPipeline.

2. Bootstrap、ServerBootstrap

(1)Bootstrap 意思是引导,一个 Netty应用通常由一个Bootstrap 开始,主要作用是配置整个Netty程序,串联各个组件,Netty中 Bootstrap类是客户端程序的启动引导类, ServerBootstrap是服务端启动引导类;
(2)常见的方法如下:

  • public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup),该方法用于服务器端,用来设置两个 EventLoop;
  • public B group(EventLoopGroup group) ,该方法用于客户端,用来设置一个 EventLoop;
  • public B channel(Class<? extends C> channelClass),该方法用来设置一个服务器端的通道实现;
  • public B option(ChannelOption option, T value),用来给 ServerChannel 添加配置;
  • public ServerBootstrap childOption(ChannelOption childOption, T value),用来给接收到的 通道添加配置;
  • public ServerBootstrap childHandler(ChannelHandler childHandler),该方法用来设置业务处理类 (自定义的 handler);
  • public ChannelFuture bind(int inetPort),该方法用于服务器端,用来设置占用的端口号;
  • public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort),该方法用于客户端,用来连接服务器端.

3. Future、ChannelFuture

(1)Netty 中所有的 IO 操作都是异步的,不能立刻得知消息是否被正确处理。但是可以 过一会等它执行完成或者直接注册一个监听,具体的实现就是通过 Future 和 ChannelFutures,他们可以注册一个监听,当操作执行成功或失败时监听会自动触发 注册的监听事件。
(2)常见的方法有:

  • Channel channel(),返回当前正在进行 IO 操作的通道;
  • ChannelFuture sync(),等待异步操作执行完毕。

4.Channel

(1)Netty 网络通信的组件,能够用于执行网络 I/O 操作;
(2)通过Channel 可获得当前网络连接的通道的状态;
(3)通过Channel 可获得 网络连接的配置参数 (例如接收缓冲区大小);
(4)Channel 提供异步的网络 I/O 操作(如建立连接,读写,绑定端口),异步调用意味着 任何 I/O 调用都将立即返回,并且不保证在调用结束时所请求的 I/O 操作已完成;
(5)调用立即返回一个 ChannelFuture 实例,通过注册监听器到 ChannelFuture 上,可以 I/O 操作成功、失败或取消时回调通知调用方;
(6)支持关联 I/O 操作与对应的处理程序;
(7)不同协议、不同的阻塞类型的连接都有不同的 Channel 类型与之对应,常用的 Channel 类型:

  • NioSocketChannel,异步的客户端 TCP Socket 连接。
  • NioServerSocketChannel,异步的服务器端 TCP Socket 连接。
  • NioDatagramChannel,异步的 UDP 连接。
  • NioSctpChannel,异步的客户端 Sctp 连接。
  • NioSctpServerChannel,异步的 Sctp 服务器端连接,这些通道涵盖了 UDP 和 TCP 网络 IO 以及文件 IO。

5.Selector

(1)Netty 基于 Selector 对象实现 I/O 多路复用,通过 Selector 一个线程可以监听多个连 接的 Channel 事件。
(2)当向一个 Selector 中注册 Channel 后,Selector 内部的机制就可以自动不断地查询 (Select) 这些注册的 Channel 是否有已就绪的 I/O 事件(例如可读,可写,网络连接 完成等),这样程序就可以很简单地使用一个线程高效地管理多个 Channel。

6.ChannelHandler

(1)ChannelHandler 是一个接口,处理 I/O 事件或拦截 I/O 操作,并将其转发到其 ChannelPipeline(业务处理链)中的下一个处理程序。
(2)ChannelHandler 本身并没有提供很多方法,因为这个接口有许多的方法需要实现,方 便使用期间,可以继承它的子类 .(3)ChannelHandler 及其实现类一览图
在这里插入图片描述
处理器:

  • ChannelInboundHandler 用于处 理入站 I/O 事件。
  • ChannelOutboundHandler 用于 处理出站 I/O 操作。

适配器:

  • ChannelInboundHandlerAdapter 用于处理入站 I/O 事件。
  • ChannelOutboundHandlerAdapter 用于处理出站 I/O 操作。
  • ChannelDuplexHandler 用于处理 入站和出站事件。

7.Pipeline 和 ChannelPipeline

(1)ChannelPipeline 是一个 Handler 的集合,它负责处理和拦截 inbound 或者 outbound 的事件和操作,相当于一个贯穿 Netty 的链。(也可以这样理解: ChannelPipeline 是 保存 ChannelHandler 的 List,用于处理或拦截 Channel 的入站 事件和出站操作)
(2) ChannelPipeline 实现了一种高级形式的拦截过滤器模式,使用户可以完全控制事 件的处理方式,以及 Channel 中各个的 ChannelHandler 如何相互交互
(3)在 Netty 中每个 Channel 都有且仅有一个 ChannelPipeline 与之对应,它们的组成关系如下:

在这里插入图片描述

  • 一个 Channel 包含了一个 ChannelPipeline,而 ChannelPipeline 中又维护了一个由 ChannelHandlerContext 组成的双向链表,并且每个 ChannelHandlerContext 中又关联着一个 ChannelHandler
  • 入站事件和出站事件在一个双向链表中,入站事件会从链表 head 往后传递到最后一个入站的 handler, 出站事件会从链表 tail 往前传递到最前一个出站的 handler,两种类型的 handler 互不干扰。

(4) 常用方法:

  • ChannelPipeline addFirst(ChannelHandler… handlers),把一个业务处理类(handler) 添加到链中的第一个位置。
  • ChannelPipeline addLast(ChannelHandler… handlers),把一个业务处理类(handler) 添加到链中的最后一个位置。

8.ChannelHandlerContext

(1) 保存 Channel 相关的所有上下文信息,同时关联一个 ChannelHandler 对象
(2) 即ChannelHandlerContext 中包含一个 具 体 的 事 件 处 理 器 ChannelHandler , 同 时ChannelHandlerContext 中也绑定了对应的 pipeline 和 Channel 的信息,方便 对 ChannelHandler进行调用.
(3) 常用方法:

  • ChannelFuture close(),关闭通道
  • ChannelOutboundInvoker flush(),刷新
  • ChannelFuture writeAndFlush(Object msg) , 将数据写到 ChannelPipeline中当前
  • ChannelHandler的下一个ChannelHandler 开始处理(出站)

9.ChannelOption

(1) Netty 在创建 Channel 实例后,一般都需要设置 ChannelOption 参数。
(2)ChannelOption 参数如下:

  • ChannelOption.SO_BACKLOG
    对应 TCP/IP 协议 listen 函数中的 backlog 参数,用来初始化服务器可连接队列大小。服 务端处理客户端连接请求是顺序处理的,所以同一时间只能处理一个客户端连接。多个客户 端来的时候,服务端将不能处理的客户端连接请求放在队列中等待处理,backlog 参数指定 了队列的大小。
  • ChannelOption.SO_KEEPALIVE
    一直保持连接活动状态

10.EventLoopGroup 和其实现类 NioEventLoopGroup

(1)EventLoopGroup 是一组 EventLoop 的抽象,Netty 为了更好的利用多核 CPU 资源, 一般会有多个 EventLoop 同时工作,每个 EventLoop 维护着一个 Selector 实例。
(2) EventLoopGroup 提供 next 接口,可以从组里面按照一定规则获取其中一个 EventLoop来处理任务。在 Netty 服务器端编程中,我们一般都需要提供两个 EventLoopGroup,例如:BossEventLoopGroup 和 WorkerEventLoopGroup。
(3)通常一个服务端口即一个 ServerSocketChannel对应一个Selector 和一个EventLoop 线程。BossEventLoop 负责接收客户端的连接并将 SocketChannel 交给 WorkerEventLoopGroup 来进行 IO 处理,如下图所示:
在这里插入图片描述

  • BossEventLoopGroup 通常是一个单线 程的 EventLoop,EventLoop 维护着一 个注册了ServerSocketChannel 的 Selector 实例BossEventLoop 不断轮询 Selector 将连接事件分离出来。
  • 通常是 OP_ACCEPT 事件,然后将接收 到的 SocketChannel 交给 WorkerEventLoopGroup。
  • WorkerEventLoopGroup 会由 next 选择 其中一个 EventLoop来将这个 SocketChannel 注册到其维护的 Selector 并对其后续的 IO 事件进行处 理

(4)常用方法:

  • public NioEventLoopGroup(),构造方法
  • public Future<?> shutdownGracefully(),断开连接,关闭线程

今天就整理了这些,下一期讲怎么使用Netty实现RPC的功能!!