ToB企服应用市场:ToB评测及商务社交产业平台
标题:
构建异步高并发服务器:Netty与Spring Boot的完美结合
[打印本页]
作者:
立山
时间:
2024-6-24 10:00
标题:
构建异步高并发服务器:Netty与Spring Boot的完美结合
媒介
「作者主页」
:雪碧有白泡泡
「个人网站」
:雪碧的个人网站
ChatGPT体验地点
IO
在Java基础中,IO流是一个重要操纵,先上八股
BIO:传统的IO,同步壅闭,一个连接一个线程。一般不怎么使用
AIO:JDK7引入的,异步非壅闭IO
NIO:JDK1.4之后新的API,是多路复用,允许你一次性处置惩罚多个连接,而不需要等待每个连接的完成。(NIO 多路复用的核心概念是 Selector(选择器)和 Channel(通道)通过Channel、Buffer和Selector来举行数据传输和变乱处置惩罚)
Netty
Netty是建立在NIO之上的一个框架,提供了更高级的抽象,如ChannelHandler和EventLoop,简化了变乱处置惩罚和网络编程。
执行流程
如下图
具有高性能,高可靠性,高可扩展性,还支持多种协议
我们以聊天流程为例
服务端启动
客户端启动
客户端启动连接上的时候,告知服务端
服务端读取到客户端的信息后立刻发送信息给客户端
客户端收到信息后也发送给服务端
1. 引入依靠
<dependency>
<groupId>io.netty</groupId>
<artifactId>netty-all</artifactId>
<version>4.1.76.Final</version>
</dependency>
复制代码
2. 服务端
@Slf4j
public class NettyServer {
private final static int PORT = 9012;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
/**
* 包含childGroup,childHandler,config,继承的父类AbstractBootstrap包括了parentGroup
* */
ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
/**
* EventLoopGroup用于处理所有ServerChannel和Channel的所有事件和IO
* */
EventLoopGroup parentGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup childGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
/**
* 绑定两个事件组
* */
bootstrap.group(parentGroup, childGroup)
/**
* 初始化socket,定义tcp连接的实例
* 内部调用ReflectiveChannelFactory实现对NioServerSocketChannel实例化
* channelFactory是在AbstractBootstrap,也就是bootstrap的父类
* */
.channel(NioServerSocketChannel.class)
/**
* 添加处理器
* ChannelInitializer包括了Set<ChannelHandlerContext> initMap
*
* 这里比较有趣的事情就是使用被注册的channel去初始化其他的channel,
* 等初始化结束后移除该channel
* 所以SocketChannel是一个工具,
*
* 在bind绑定端口的时候,进行初始化和注册initAndRegister,
* 通过channel = channelFactory.newChannel()得到初始化channel
* init(channel)真正开始初始化,
* p = channel.pipeline()得到ChannelPipeline,
* p.addLast开始添加
* ch.eventLoop().execute将childHandler赋值并开启一个任务setAutoRead
* 所以最后在监听读取的时候将会按照下面添加的channel进行读取
*
* ChannelInitializer继承了ChannelInboundHandlerAdapter
* 间接继承ChannelHandlerAdapter,ChannelInboundHandler,
* */
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
/**
* ByteBuf和String之间的转换
*
* Decoders解密
* pipeline.addLast("frameDecoder", new {@link LineBasedFrameDecoder}(80))
* pipeline.addLast("stringDecoder", new {@link StringDecoder}(CharsetUtil.UTF_8))
*
* Encoder加密
* pipeline.addLast("stringEncoder", new {@link StringEncoder}(CharsetUtil.UTF_8))
*
* 使用上面的加密解密后就可以直接读取字符串
* void channelRead({@link ChannelHandlerContext} ctx, String msg) {
* ch.write("Did you say '" + msg + "'?\n")
* }
*
* */
pipeline.addLast(new StringDecoder());
pipeline.addLast(new StringEncoder());
//自定义处理器
pipeline.addLast(new ServerHandler1());
}
});
ChannelFuture future = bootstrap.bind(PORT).sync();
log.info("服务器已启动");
future.channel().closeFuture().sync();
} finally {
parentGroup.shutdownGracefully();
childGroup.shutdownGracefully();
}
}
}
复制代码
这段代码实现了一个使用Netty框架的服务器端,它监听指定的端口并处置惩罚客户端的连接哀求。
创建一个ServerBootstrap实例,用于启动服务器。
创建两个EventLoopGroup实例,parentGroup用于处置惩罚服务器的连接哀求,childGroup用于处置惩罚客户端的数据通讯。
绑定变乱组到ServerBootstrap实例。
指定使用的NioServerSocketChannel作为服务器套接字通道的实现类。
添加处置惩罚器到ChannelInitializer中,该处置惩罚器负责初始化和设置新连接的SocketChannel。
在处置惩罚器中,通过ChannelPipeline添加了如下处置惩罚器:
StringDecoder:处置惩罚传入的字节数据,并将其解码为字符串。
StringEncoder:处置惩罚传出的字符串数据,并将其编码为字节。
ServerHandler1:自定义的处置惩罚器,用于处置惩罚客户端发送的消息。
绑定服务器的端口号,启动服务器。
等待服务器的关闭变乱。
处置惩罚器
@Slf4j
public class ServerHandler1 extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
log.info("Client Address ====== {},读取的信息:{}", ctx.channel().remoteAddress(),msg);
ctx.channel().writeAndFlush("服务端writeAndFlush:我是服务端");
ctx.fireChannelActive();
//睡眠
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
//打印异常
cause.printStackTrace();
//关闭Channel连接,并通知ChannelFuture,通常是出现异常或者是完成了操作
ctx.close();
}
}
复制代码
4. 客户端
@Slf4j
public class NettyClient {
private final static int PORT = 9012;
private final static String IP = "localhost";
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
/**
* 服务端是ServerBootstrap,客户端是Bootstrap
* Bootstrap引导channel连接,UDP连接用bind方法,TCP连接用connect方法
* */
Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
/**
* 服务端是EventLoopGroup,客户端是NioEventLoopGroup
* 这里创建默认0个线程,一个线程工厂,一个选择器提供者
* */
NioEventLoopGroup eventLoopGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
bootstrap.group(eventLoopGroup)
/**
* 初始化socket,定义tcp连接的实例
* */
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
/**
* 进行字符串的转换
* */
pipeline.addLast(new StringDecoder(CharsetUtil.UTF_8));
pipeline.addLast(new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));
/**
* 自定义处理器
* */
pipeline.addLast(new ClientHandler1());
}
});
ChannelFuture future = bootstrap.connect(IP, PORT).sync();
log.info("客户端访问");
future.channel().closeFuture().sync();
} finally {
eventLoopGroup.shutdownGracefully();
}
}
}
复制代码
这段代码实现了一个使用Netty框架的客户端,它连接到指定的服务器端并与服务器举行通讯。
创建一个Bootstrap实例,用于启动客户端。
创建一个NioEventLoopGroup实例,用于处置惩罚客户端的变乱和IO操纵。
绑定变乱组到Bootstrap实例。
指定使用的NioSocketChannel作为客户端套接字通道的实现类。
添加处置惩罚器到ChannelInitializer中,该处置惩罚器负责初始化和设置客户端连接的SocketChannel。
在处置惩罚器中,通过ChannelPipeline添加了如下处置惩罚器:
StringDecoder:处置惩罚传入的字节数据,并将其解码为字符串。
StringEncoder:处置惩罚传出的字符串数据,并将其编码为字节。
ClientHandler1:自定义的处置惩罚器,用于处置惩罚与服务器之间的通讯。
使用Bootstrap的connect()方法连接到指定的服务器IP和端口。
等待连接完成。
在连接成功后,打印日志信息。
等待客户端的关闭变乱。
处置惩罚器
@Slf4j
public class ClientHandler1 extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
log.info("客户端读取的信息:{}", msg);
ctx.channel().writeAndFlush("客户端writeAndFlush:我是客户端");
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(5000);
}
/**
* 当事件到达pipeline时候触发
*/
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
ctx.channel().writeAndFlush("客户端:开始聊天");
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
cause.printStackTrace();
//关闭Channel连接
ctx.close();
}
}
复制代码
结果
服务端日志
Client Address ====== /127.0.0.1:63740,读取的信息:客户端:开始聊天
Client Address ====== /127.0.0.1:63740,读取的信息:客户端writeAndFlush:我是客户端
Client Address ====== /127.0.0.1:63740,读取的信息:客户端writeAndFlush:我是客户端
复制代码
客户端日志
客户端读取的信息:服务端writeAndFlush:我是服务端
客户端读取的信息:服务端writeAndFlush:我是服务端
复制代码
总结
引导类-Bootstarp和ServerBootstrap
Bootstarp和ServerBootstrap被称为引导类,使你的应用程序和网络层相隔离。类似java项目的启动类。
连接-NioSocketChannel
客户端和服务端的启动都是采用设置的channel去连接处置惩罚器,这里服务端和客户端是用NioSocketChannel
变乱组-EventLoopGroup和NioEventLoopGroup
客户端使用的是NioEventLoopGroup,服务端使用的是EventLoopGroup。 服务端和客户端的引导类启动后实现了设置的运行,客户端和服务端的连接都是采用NioSocketChannel。 连接的流程:
客户端创建一个channel
channel对应一个EventLoop,EventLoop存放到NioEventLoopGroup中
服务端监听到后,创建一个channel连接,channel对应一个EventLoop,EventLoop存放到子的EventLoopGroup,父的变乱组负责监听,一个变乱对应一个子变乱组。
在这里可以以为父是boss监听组,子是工作组。
当客户端发送信息的时候,先被父监听,然后将异步调用工作组。
消息会经过变乱组的所有处置惩罚器。
现实上服务端的变乱组也可以使用NioEventLoopGroup。

Powered by Discuz! X3.4