文章目录
一、 Netty 模型
二、 异步模型
三、 Future-Listener 机制
四、 Future-Listener 机制代码示例
一、 Netty 模型
以服务器端为例
1 . 线程池 : Netty 模型核心就是两个线程池 , BossGroup 线程池 和 WorkerGroup 线程池 ;
① BossGroup 线程池 : 负责维护客户端连接操作 ;
② WorkerGroup 线程池 : 负责与客户端进行数据交互 ;
③ 线程池类型 : 上述两个线程池 ( BossGroup / WorkerGroup ) 都是 NioEventLoopGroup 类型的 ;
④ 线程池中的线程 : NioEventLoopGroup 线程池中维护了多个 NioEventLoop 线程 ;
2 . 线程池中的线程 : NioEventLoopGroup 线程池中维护了若干 NioEventLoop 线程 , 这相当于主从反应器 ( Reactor ) 模型中的反应器 , 每个 NioEventLoop 中都有一个 选择器 ( Selector ) , 用于监听 Socket IO 事件 , 如 建立连接 , 数据读写 等 ;
3 . NioEventLoop 工作流程 :
NioEventLoop 中可以按照一定顺序进行数据处理 , 如数据到来后 , 按照下面的流程执行一系列操作 ;
读取数据 -> 数据解码 -> 业务逻辑处理 -> 数据编码 -> 数据发送
4 . NioEventLoop 中封装内容 :
选择器 Selector
任务队列 TaskQueue
调度任务队列 ScheduleTaskQueue
NIO 通道 NioChannel
管道 ChannelPipeline
上面是 Netty 的模型的总体架构 , 下面重点介绍 Netty 模型中的异步模型 , Netty 中的每次绑定端口 , 连接远程端口 , 读写数据都要涉及到异步操作 ;
二、 异步模型
1 . 异步操作概念 : 调用者调用一个异步操作后 , 并不能马上知道该操作的返回值 , 该操作也不会马上执行完成 , 该操作完成后 , 会通过回调机制 , 如 通知 , 注册的回调函数等机制通知调用者 ;
2 . Netty 中的异步操作与 ChannelFuture 返回值 :
① 异步操作 : Netty 模型中凡是关于 IO 的操作 , 如绑定端口 ( Bind ) , 远程连接 ( Connect ) , 读取数据 ( Read ) , 写出数据 ( Write ) 等操作都是异步操作 ;
② 异步操作返回值 : 上述 IO 操作返回值都是 ChannelFuture 类型实例 , ChannelFuture 是异步 IO 操作的返回结果 ;
③ 在服务器端绑定端口号时 , 调用 Bootstrap 的 bind 方法 , 会返回 ChannelFuture 对象 ;
④ 在客户端调用 Bootstrap 的 connect 方法 , 也会返回 ChannelFuture 对象 ;
3 . Netty 中的异步操作机制 :
① Future-Listener 机制 : Future 表示当前不知道结果 , 在未来的某个时刻才知道结果 , Listener 表示监听操作 , 监听返回的结果 ;
② Netty 异步模型的两个基础 : Future ( ChannelFuture 未来知道结果 ) , Callback ( 监听回调 ) ;
4 . 以客户端写出数据到服务器端为例 :
客户端写出数据 : 客户端调用写出数据方法 ChannelFuture writeAndFlush(Object msg) , 向服务器写出数据 ;
操作耗时 : 假设在服务器中接收到该数据后 , 要执行一个非常耗时的操作才能返回结果 , 就是操作非常耗时 ;
客户端不等待 : 客户端这里写出了数据 , 肯定不能阻塞等待写出操作的结果 , 需要立刻执行下面的操作 , 因此该方法是异步的 ;
客户端监听 : writeAndFlush 方法返回一个 ChannelFuture 对象 , 如果客户端需要该操作的返回结果 , 那么通过 ChannelFuture 可以监听该写出方法是否成功 ;
5 . 异步操作返回结果 :
① 返回结果 : Future 表示异步 IO 操作执行结果 , 通过该 Future 提供的 检索 , 计算 等方法检查异步操作是否执行完成 ;
② 常用接口 : ChannelFuture 继承了 Future , 也是一个接口 , 可以为该接口对象注册监听器 , 当异步任务完成后会回调该监听器方法 ;
public interface ChannelFuture extends Future<Void>
6 . Future 链式操作 : 这里以读取数据 , 处理后返回结果为例 ;
数据读取操作 ;
对读取的数据进行解码处理 ;
执行业务逻辑
将数据编码 ;
将编码后的数据写出 ;
上述 5 55 个步骤 , 每个数据处理操作 , 都有与之对应的 Handler 处理器 ;
异步机制 : 在 Handler 处理器中需要实现异步机制 , 一般使用 Callback 回调 , 或 Future 机制 ;
链式操作优势 : 上述的链式操作 , 简洁 , 高效 , 可以让开发者快速开发高性能 , 高可靠性服务器 , 只关注业务逻辑 , 不用过多的将精力浪费在网络基础功能开发上 ;
这里的网络基础功能就是高可靠性 , 高性能的网络传输模块 ;
三、 Future-Listener 机制
1 . Future-Listener 机制 :
① Future 返回值 : 在 Netty 中执行 IO 操作 , 如 bind , read , write , connect 等方法 , 会立刻返回 ChannelFuture 对象 ;
② ChannelFuture 返回时状态 : 调用 IO 方法后 , 立刻返回 ChannelFuture 对象 , 此时该操作未完成 ;
③ 注册监听器 : ChannelFuture 可以设置 ChannelFutureListener 监听器 , 监听该 IO 操作完成状态 , 如果 IO 操作完成 , 那么会回调其 public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception 接口实现方法 ;
④ IO 操作执行状态判定 : 在 operationComplete 方法中通过 调用 ChannelFuture future 参数的如下方法 , 判定当前 IO 操作完成状态 ;
future.isDone() : IO 操作是否完成 ;
future.isSuccess() : IO 操作是否成功 ; ( 常用 )
future.isCancelled() : IO 操作是否被取消 ;
future.cause() : IO 操作的失败原因 ;
2 . IO 操作的同步与异步 :
① 同步 IO 操作 : BIO 中的同步 IO 操作 , 会阻塞当前的线程 , IO 操作返回前 , 处于阻塞状态 , 不能执行其它操作 ;
② 异步 IO 操作 : 异步 IO 操作不会阻塞当前的线程 , 调用 IO 操作之后 , 可以立即执行其它操作 , 不会阻塞当前线程 , 该机制非常适用于高并发的场景 , 开发稳定 , 并发 , 高吞吐量 的服务器 ;
3 . 核心代码示例 :
// 监听绑定操作的结果 // 添加 ChannelFutureListener 监听器, 监听 bind 操作的结果 channelFuture.addListener(new ChannelFutureListener() { @Override public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception { if(future.isDone()){ System.out.println("绑定端口完成"); } if(future.isSuccess()){ System.out.println("绑定端口成功"); }else{ System.out.println("绑定端口失败"); } if(future.isCancelled()){ System.out.println("绑定端口取消"); } System.out.println("失败原因 : " + future.cause()); } });
四、 Future-Listener 机制代码示例
1 . 代码示例 : 这里以服务器程序为例 , 客户端程序就不贴了 ;
package kim.hsl.netty; import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap; import io.netty.channel.*; import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup; import io.netty.channel.socket.SocketChannel; import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel; /** * Netty 案例服务器端 */ public class Server { public static void main(String[] args) { // 1. 创建 BossGroup 线程池 和 WorkerGroup 线程池, 其中维护 NioEventLoop 线程 // NioEventLoop 线程中执行无限循环操作 // BossGroup 线程池 : 负责客户端的连接 // 指定线程个数 : 客户端个数很少, 不用很多线程维护, 这里指定线程池中线程个数为 1 EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1); // WorkerGroup 线程池 : 负责客户端连接的数据读写 EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); // 2. 服务器启动对象, 需要为该对象配置各种参数 ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap(); bootstrap.group(bossGroup, workerGroup) // 设置 主从 线程组 , 分别对应 主 Reactor 和 从 Reactor .channel(NioServerSocketChannel.class) // 设置 NIO 网络套接字通道类型 .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128) // 设置线程队列维护的连接个数 .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true) // 设置连接状态行为, 保持连接状态 .childHandler( // 为 WorkerGroup 线程池对应的 NioEventLoop 设置对应的事件 处理器 Handler new ChannelInitializer<SocketChannel>() {// 创建通道初始化对象 @Override protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception { // 该方法在服务器与客户端连接建立成功后会回调 // 为 管道 Pipeline 设置处理器 Hanedler // 这里暂时设置为 null , 执行不会失败 , 服务器绑定端口会成功 ch.pipeline().addLast(null); } } ); System.out.println("服务器准备完毕 ..."); ChannelFuture channelFuture = null; try { // 绑定本地端口, 进行同步操作 , 并返回 ChannelFuture channelFuture = bootstrap.bind(8888).sync(); System.out.println("服务器开始监听 8888 端口 ..."); // ( 本次示例核心代码 ) ---------------------------------------------------------- // 监听绑定操作的结果 ( 本次示例核心代码 ) // 添加 ChannelFutureListener 监听器, 监听 bind 操作的结果 channelFuture.addListener(new ChannelFutureListener() { @Override public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception { if(future.isDone()){ System.out.println("绑定端口完成"); } if(future.isSuccess()){ System.out.println("绑定端口成功"); }else{ System.out.println("绑定端口失败"); } if(future.isCancelled()){ System.out.println("绑定端口取消"); } System.out.println("失败原因 : " + future.cause()); } }); // ( 本次示例核心代码 ) ---------------------------------------------------------- // 关闭通道 , 开始监听操作 channelFuture.channel().closeFuture().sync(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { // 出现异常后, 优雅的关闭 bossGroup.shutdownGracefully(); workerGroup.shutdownGracefully(); } } }
2 . 执行结果 : 执行上述服务器 , 由此可见 绑定 bind 操作执行完成 , 并且执行成功 , 没有失败 , 因此失败原因为 null ;