Netty 系列文章之基本组件概览

2018-09-21

Netty

Catalogue

1. 前言
2. 基本组件概览
3. 小结
4. 参考资料 & 鸣谢

前言

在之前的文章Netty 入门初体验简单介绍了 Netty 服务端和客户端的例子，下面依旧以Netty 服务端 demo 为例，来简单阐述下 Netty 的基本组件。

基本组件概览

以Netty服务端的一个例子来阐述其中用到的基本组件，代码如下:

public class EchoServer {
    private final int port;

    public EchoServer(int port) {
        this.port = port;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new EchoServer(8888).start();
    }

    public void start() throws InterruptedException {
        final EchoServerHandler serverHandler = new EchoServerHandler();
        //创建EventLoopGroup，处理事件
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(group,worker)
                    //指定所使用的NIO传输 Channel
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    //使用指定的端口设置套接字地址
                    .localAddress(new InetSocketAddress(port))
                    //添加一个EchoServerHandler到子Channel的ChannelPipeline
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
                            //EchoServerHandler别标志为@Shareable,所以我们可以总是使用同样的实例
                            socketChannel.pipeline().addLast(serverHandler);
                        }
                    });
            //异步的绑定服务器，调用sync()方法阻塞等待直到绑定完成
            ChannelFuture future = b.bind().sync();
            future.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            //关闭EventLoopGroup,释放所有的资源
            group.shutdownGracefully().sync();
            worker.shutdownGracefully().sync();
        }
    }
}

服务端创建流程：

创建 ServerBootStrap实例
设置并绑定 NioEventLoopGroup线程池
通过 ServerBootStrap的channel方法设置并绑定服务端 Channel
创建并初始化 ChannelPipeline
添加并设置 ChannelHandler
绑定并启动监听端口

上面简述了服务端的创建流程，其中包含了 Netty的基本组件的使用，下面这张导图也简单的叙述了Netty各大组件的概念与作用

netty

Channel

Channel是 Netty中的网络操作抽象类，对应JDK底层的Socket,它除了包含基本的I/O操作，如 bind(),connect()，read()，write()之外，还包括了Netty框架相关的一些功能，如获取 Channel的EventLoop。

EventLoop

EventLoop定义了Netty的核心抽象，用于处理连接的生命周期中所发生的事件。EventLoop 为Channel处理I/O操作，下图是 Channel,EventLoop,Thread以及EventLoopGroup之间的关系(摘自《Netty In Action》)：

eventloop

这些关系是:

一个EventLoopGroup 包含一个或者多个EventLoop
一个 EventLoop 在它的生命周期内只和一个Thread绑定
所有由 EventLoop处理的 I/O事件都将在它专有的Thread上被处理
一个 Channel 在它的生命周期内只注册一个EventLoop
一个 EventLoop 可能会被分配给一个或多个 Channel

EventLoopGroup实际上就是处理I/O操作的线程池，负责为每个新注册的Channel分配一个EventLoop，Channel在整个生命周期都有其绑定的 EventLoop来服务。

而上面服务端用的 NioEventLoop 就是 EventLoop的一个重要实现类，NioEventLoop 是Netty内部的I/O线程，而 NioEventLoopGroup是拥有 NioEventLoop的线程池，在Netty服务端中一般存在两个这样的NioEventLoopGroup线程池，一个 “Boss” 线程池，用于接收客户端连接，实际上该线程池中只有一个线程，一个 “Worker”线程池用于处理每个连接的读写。而Netty客户端只需一个线程池即可，主要用于处理连接中的读写操作。

ChannelHandler

ChannelHandler是Netty的主要组件，它主要用于对出站和入站数据进行处理，它有两个重要的子接口：

ChannelInboundHandler——处理入站数据以及各种状态变化
ChannelOutboundHandler——处理出站数据并且允许拦截所有的操作

ChannelPipeline

ChannelPipeline提供了 ChannelHandler链的容器，换句话说，就是一个逻辑处理链，用于拦截流经Channel的入站和出站事件的ChannelHandler。还是就是当 Channel被创建时，它会被自动地分配到它的专属的 ChannelPipeline。
channelpipline

当一个消息或者任何其他的入站事件被读取时，那么它会从 ChannelPipeline的头部开始流动，并被传递给第一个 ChannelInboundHandler，第一个处理完成之后传递给下一个 ChannelInboundHandler,一直到ChannelPipeline的尾端，与之对应的是，当数据被写出时，数据从 ChannelOutboundHandler 链的尾端开始流动，直到它到达链的头部为止。

ChannelFuture

Netty中所有I/O操作都是异步的，使用ChannelFuture可以获取操作完成的结果，其 addListener()方法注册了一个 ChannelFutureListener，以便在某个操作完成时(无论是否成功)得到通知。

ByteBuf

ByteBuf是Netty中的字节缓冲区，相比于Java NIO中的 ByeBuffer，ByteBuf做了很多改进，ByteBuf的功能性和灵活性更好。

BootStrap

Netty提供的启动辅助类，帮助Netty客户端或服务端的Netty初始化，服务端对应的是 ServerBootStrap引导类。

小结

上面简单的介绍了Netty的一些基本组件，后续文章会详细对每个组件进行分析

参考资料 & 鸣谢

Netty In Action