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[Netty源码] 各个组件介绍 (一)

article 2025/2/22 16:40:48

文章目录

- - 1.Netty简单的demo
  - 2.NIO的定式Api
  - 3.组件介绍
  - - 3.1 EventLoop
    - 3.2 Channel
    - 3.3 ChannelHandler
    - 3.4 ChannnelHandlerContext
    - 3.5 ChannelPipeline
    - 3.6 Bootstrap
    - 3.7 ByteBuf

1.Netty简单的demo

Netty高并发高性能:

主从Reactor线程模型
NIO多路复用非阻塞
无锁串行化设计思想
支持高性能序列化协议
零拷贝(直接内存的使用)
ByteBuf内存池设计
灵活的TCP参数配置能力
并发优化

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();

        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap()
                    .group(bossGroup, workGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childOption(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
                    .childAttr(AttributeKey.newInstance("childAttr"), "childAttrValue")
                    // 对应 .accept, 新连接介入
                    .handler(new ServerHandler())
                    .childHandler(new ChannelInitializer<ServerSocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(ServerSocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new AuthHandler());                        
                        }
                    });
            ChannelFuture f = b.bind(8080).sync();
            f.channel().closeFuture().sync();
        }finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

Netty线程模型图

在这里插入图片描述

2.NIO的定式Api

Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(1233);
ssc.configureBlocking(false);
ssc.bind(address);
ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
for (;;) {
    int select = selector.select();
    if (select > 0) {
        Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            SelectionKey selectionKey = iterator.next();
            iterator.remove();
            if (selectionKey.isAcceptable()) {
                SocketChannel channel = ssc.accept();
                channel.configureBlocking(false);
                channel.register(selector,SelectionKey.OP_READ);
            }
            if (selectionKey.isReadable()) {
                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
                SocketChannel channel = (SocketChannel)selectionKey.channel();
                // 读取channel数据。。
                channel.close();
            }
        }
    }
}

nio的几个重要组件：

Selector(事件选择器)
Channel(通信通道)
Buffer(通信载体)

3.组件介绍

netty就是基于nio做的一次优秀的封装

netty的几个重要组件：

NioEventLoop(线程组件), 对应一个Thread
Channel(通信通道,netty做了一层封装), 对应一个Socket连接
ChannelPipeline(消息通知链), 对应一个逻辑处理链 Logic Chain
ChannelHandler(真正触发事件干活的), 对应具体的逻辑 Logic
ChannelHandlerContext(对handler做了一层包装), 对逻辑的封装
ByteBuf: 数据流的读写基于ByteBuf操作的
Bootstrap: 可以让ChannalPipline、ChannelHandler和EventLoop一起有效组合成一个可以实际运行的应用程序

3.1 EventLoop

做的大部分和线程处理相关的事情, 无论是服务器线程还是客户端线程

NioEventLoop存在boss与work之分, boss代表一个总线程, work代表很多工作线程, 简而言之就是一个boss管理多个work。

在这里插入图片描述

EventLoopGroup和EventLoop和channel的关系:

在这里插入图片描述

EventLoopGroup的责任是将新的连接(也就是新的Channel)分配给EventLoopGroup内关联的EventLoop

NioEventLoop源码中表面了Reactor网络模型。

3.2 Channel

Channel对应的是Socket连接, 相当于一个Channel就是一个socket连接。

客户端创建一个连接或者服务端收到连接请求都会创建一个Channel，所有的I/O事件都由Channel产生，这些事件包含read、write、connet、accept、close。Channel为用户提供了:

当前网络连接通道的状态
网络连接的配置信息
异步的网络I/O操作，操作返回ChannelFuture实例，通过ChannelFuture可以操作异步的状态，例如取消、关闭等

不同的协议与不同的阻塞类型的连接都有与之对应的Channel类型，下面是常用的Channel类型：

NioSocketChannel 异步的客户端 TCP Socket 连接。
NioServiceSocketChannel 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。
NioSctpServiceChannel 异步的 Sctp 服务器端连接
EpollSocketChannel 异步的客户端TCP Socket连接，底层使用epoll
EpollServiceSocketChannel异步的服务器端 TCP Socket 连接，底层使用epoll

3.3 ChannelHandler

ChannelHandler是一个处理Channel事件的接口, 通过ChannelHandler可以处理任一的网络I/O事件与数据, 引导过程会使用ChannelPipeline将多个ChannelHandler串起来。

通常会通过继承ChannelInboundHandler与ChannelOutboundHandler两个子接口类型来处理业务逻辑, 这些业务逻辑包含数据的编码、解码、读取、写入以及事件传递等待事情。

3.4 ChannnelHandlerContext

将对应的ChannelHandler托管, 在ChannelPipeline中起到事件向下传递与调用ChannelHandler的作用，另外还存储着当前Channel的相关上下文信息等。

3.5 ChannelPipeline

它让Netty在处理各种各样的业务情况时有了很强扩展性与适应性, 使得业务可以在运行时对整个ChannelPipeline中的过滤器(这里的过滤器实现类型都是ChannelHandler)进行调整以支持不同的业务形态。

在这里插入图片描述

ChannelPipeline中使用一张链表存储着所有ChannelHandler, 会区分入站ChannelInboundHanndler和出站ChannelOutboundHanndler的类型。

3.6 Bootstrap

Bootstrap是一个应用程序中启动过程中的配置，通过这些配置让应用程序能正常的运行起来的一个过程。
这个概念有点像操作系统的启动过相近，操作系统的启动过程同样有一个引导的过程。

在这里插入图片描述

Bootstrap为客户端是引导, ServerBootstap为服务端的引导

3.7 ByteBuf

在这里插入图片描述

这里一个创建方式是直接内存一个是堆内存

ByteBuf buf1 = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();
ByteBuf buf2 = ByteBufAllocator.DEFAULT.directBuffer();
ByteBuf buf3 = ByteBufAllocator.DEFAULT.heapBuffer();