[Java知识库]Netty线程模型

说明

1、Netty抽象出两组线程池，BossGroup专门负责接收客户端的链接，WorkerGroup专门负责网络的读写
2、BossGroup和WorkerGroup类型都是NioEventLooGroup
3、NioEventLoogGroup相当于事件循环组，这个组中含有多个事件循环，每个事件循环是NioEventLoop
4、NioEventLoopGroup可以有多个线程，即可以含有多个NioEventLoop
5、NioEventLoop表示一个不断循环的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的网络通讯
6、每个Boss NioEventLoop循环执行的步骤有三步

1）轮询accept事件
2）处理accept事件，与client建立链接，生成NioSocketChannel，并将其注册到某个worker NioEventLoop上的Selector
3）处理任务队列的任务，即runAllTasks

7、每个Worker NioEventLoop循环执行步骤

1）轮询read，write事件
2）处理I/O事件，即read/write事件，在对应NioSocketChannel处理
3）处理任务队列的任务，即runAllTasks

8、每个Worker NioEventLoop处理业务时，会使用pipeline（管道），pipeline中包含了channel

示意图

代码示例

1、服务端代码

1）服务端启动类

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;

public class NettyServer {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建两个线程组，bossGroup和workerGroup，两个都是无线循环
        //bossGroup只处理连接请求，workerGroup负责客户端业务处理
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap().group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)//使用NioServerSocketChannel作为服务器的通道实现
                    .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)//设置线程队列等待连接的个数
                    .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)//设置保持活动连接状态
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {//给workerGroup的EventLoop对应的管道设置处理器
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new NettyServerHandler());
                        }
                    });
            //启动服务并绑定端口
            ChannelFuture future = bootstrap.bind(6688).sync();
            System.out.println("---服务器已启动----");
            //对关闭通道进行监听
            future.channel().closeFuture().sync();

        } finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

2）服务端管道处理器

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.util.CharsetUtil;

public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("有客户端接入：" + ctx.channel().remoteAddress());
    }

    /**
     * 读取客户端发送过来的消息
     */
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ByteBuf byteBuf = (ByteBuf) msg;
        System.out.println("收到客户信息：" + byteBuf.toString(CharsetUtil.UTF_8));
        System.out.println("客户端地址：" + ctx.channel().remoteAddress());
        System.out.println("处理线程：" + Thread.currentThread().getName());
    }

    /**
     * 消息读取完毕
     */
    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
       ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("Hello 客户端", CharsetUtil.UTF_8));
    }
    /**
     * 如果出错就关闭客户端
     * */
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

2、客户端代码

1）客户端启动类

import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;

public class NettyClient {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        try {
            //创建客户端启动对象
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
            bootstrap.group(group)//设置线程组
                    .channel(NioSocketChannel.class)//设置客户端通道的实现类
                    .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new NettyClientHandler());//加入自己的处理器
                        }
                    });
            System.out.println("客户端已启动");
            //连接到服务器端
            ChannelFuture future = bootstrap.connect("127.0.0.1", 6688).sync();
            //对关闭通道进行监听
            future.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            group.shutdownGracefully();
        }
    }
}

2）客户端管道处理器实现

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.util.CharsetUtil;

public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("客户端已连接成功");
        ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("Hello 服务端", CharsetUtil.UTF_8));
    }

    /**
     * 有读取数据时触发
     */
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ByteBuf byteBuf = (ByteBuf) msg;
        System.out.println("收到服务器发送的信息：" + byteBuf.toString(CharsetUtil.UTF_8));
        System.out.println("服务器端地址："+ctx.channel().remoteAddress());
    }


    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

控制台输出

分别启动服务端和三个客户端，控制台日志如下

---服务器已启动----
有客户端接入：/127.0.0.1:60024
收到客户信息：Hello 服务端
客户端地址：/127.0.0.1:60024
处理线程：nioEventLoopGroup-3-1
有客户端接入：/127.0.0.1:60130
收到客户信息：Hello 服务端
客户端地址：/127.0.0.1:60130
处理线程：nioEventLoopGroup-3-2
有客户端接入：/127.0.0.1:60203
收到客户信息：Hello 服务端
客户端地址：/127.0.0.1:60203
处理线程：nioEventLoopGroup-3-3
有客户端接入：/127.0.0.1:60316
收到客户信息：Hello 服务端
客户端地址：/127.0.0.1:60316
处理线程：nioEventLoopGroup-3-4
有客户端接入：/127.0.0.1:60391
收到客户信息：Hello 服务端
客户端地址：/127.0.0.1:60391
处理线程：nioEventLoopGroup-3-5

客户端已启动
客户端已连接成功
收到服务器发送的信息：Hello 客户端
服务器端地址：/127.0.0.1:6688