Netty概述
Netty由Trustin Lee (韩国,Line公司) 2004年开发。
Netty is an asynchronous event-driven network application framework for rapid development of maintainable high performance protocol servers & clients.
本质:网络应用程序框架
实现:异步、事件驱动
特性:高性能、可维护、快速开发
用途:开发服务器和客户端
Netty的结构图:
其结构主要分三个部分:
- 最底层的核心层:零拷贝的功能丰富的Byte Buffer、通用的通信层API、可扩展的事件模型
- 支持的传输层服务:TCP-Socket&UDP-Datagram、HTTP Tunnel、In-VM Pipe
- 支持的协议:HTTP(应用层协议)、WebSocket、Protobuf( 编解码方式)等
Netty之Hello World
Netty的Hello world代码相对来说要复杂一些,但客户端和服务端都包含了NioEventLoopGroup,Pipeline等相同的脚手架代码。
在pom中引入netty的依赖
<dependency>
<groupId>io.netty</groupId>
<artifactId>netty-all</artifactId>
<version>4.1.50.Final</version>
</dependency>
创建Netty的Hello World。下面的示例程序使用netty的构建了一个基本的客户端-服务端的模型,由NioEventLoopGroup、ServerBootstrap、ChannelInitializer等组件构成。
服务端代码:
/**
构建netty Server端启动的bootstrap.
*/
public class EchoServer {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 接收客户端连接
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
// 处理客户端连接
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class)
.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
.childHandler(new EchoServerInitializer());
ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(8030).sync();
channelFuture.channel().closeFuture().sync();
} finally {
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
}
}
/**
初始化server端的socket channel pipiline。
*/
public class EchoServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
pipeline.addLast(new LoggingHandler(LogLevel.INFO));
pipeline.addLast(new EchoServerHandler());
}
}
/**
Server handler
*/
public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
// 接收到客户端消息后,将消息原样输出给客户端
ctx.write(msg);
}
@Override
public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
ctx.flush();
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
cause.printStackTrace();
ctx.close();
}
}
客户端代码
public class EchoClient {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// configure the client.
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
try{
Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
bootstrap.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.option(ChannelOption.TCP_NODELAY,true)
.handler(new EchoClientInitializer());
// start the client.
ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect("127.0.0.1",8030).sync();
// wait util the connection is closed.
channelFuture.channel().closeFuture().sync();
}
finally {
// shut down the event loop to terminate all threads.
group.shutdownGracefully();
}
}
}
public class EchoClientInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
pipeline.addLast(new LoggingHandler(LogLevel.INFO));
pipeline.addLast(new EchoClientHandler());
}
}
public class EchoClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
private final ByteBuf firstMessage;
public EchoClientHandler() {
firstMessage = Unpooled.wrappedBuffer("I am echo message".getBytes());
}
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
ctx.writeAndFlush(firstMessage);
}
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ctx.write(msg);
}
@Override
public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
ctx.flush();
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
cause.printStackTrace();
ctx.close();
}
}
不直接使用JDK NIO
Netty相比于Java Nio
做的更多:
- 支持常用应用层协议(如http),无需再过多考虑编解码的实现;
- 解决TCP层传输问题:粘包、半包现象
- 支持流量整形(流量控制,黑白名单等)
- 完善的断连、Idle等异常处理
做的更好:
- 规避JDK NIO bug
- epoll bug:异常唤醒空转导致CPU 100%
- IP_TOS参数(IP包的优先级和QoS选项)使用时抛出异常
- API更友好更强大
- JDK的NIO一些API不够友好,功能薄弱。如ByteBuffer -> Netty's ByteBuf
- 除NIO外,也提供了其它一些增强:ThreadLocal -> Netty's FastThreadLocal
- 隔离变化、屏蔽细节
- 隔离JDK NIO的实现变化:nio -> nio2(aio) -> ...
- 屏蔽JDK NIO的实现细节
选择Netty的原因
业界流行的网络通信框架,但是Java网络编程,只选择Netty。
- Apache Mina
netty对MINA进行重构,并解决了已知问题 - Sun Grizzly
用的少、文档少、更新少 - Apple Swift NIO、ACE
其它语言,不考虑 - Cindy
生命周期不长 - Tomcat、Jetty
还没有独立出来
Netty发展史
从归属组织上看发展
- JBoss
在4.0之前属于JBoss,在包命名管理上可以看出 - Netty
4.0之后在Netty社区进行管理
从版本演变上看发展
- 2004年6月Netty2发布
声称Java社区中第一个基于事件驱动的易用网络框架 - 2008年10月Netty3发布
- 2013年7月Netty4发布
- 2013年12月发布5.0.0.Alpha1
- 2015年1月废弃5.0.0
复杂(使用ForkJoinPool)
没有证明有明显性能优势
维护不过来
Netty社区
https://github.com/netty/netty
分支
- 4.1 master,支持Android(最优版本选择)
- 4.0 相较于之前版本主要变更有:线程模型优化、包结构、命名(更新缓慢)
一些典型项目
- 数据库:Cassandra
- 大数据处理:Spark、Hadoop
- 消息队列:RocketMQ
- 检索:Elasticsearch
- 框架:gRPC、Apache Dubbo、Spring5
- 分布式协调器:Zookeeper
- 工具类:async-http-client
- 其它参考:https://netty.io/wiki/adopters.html
趋势
- 更多流行协议的支持
目前已经支持dns、http、https、redis、xml等主流协议 - 紧跟JDK新功能步伐
- 更多易用、人性化功能
- IP地址黑白名单、流量整形等
- 使用Netty的应用越来越多