Netty1：初识Netty

为什么使用Netty

Netty是业界最流行的NIO框架之一，它的健壮性、功能、性能、可定制性、可扩展性在同类框架中都是首屈一指的，它已经得到了成百上千的商用项目的证明。对于为什么使用Netty这个话题，我们先看一下使用原生的NIO有什么缺点：

• NIO的类库和API繁杂，使用麻烦，需要熟练掌握Selector、ServerSocketChannel、SocketChannel、ByteBuffer等，这就像我们会使用Hibernate、MyBatis这些ORM框架而不会直接使用Connection、Statement一样
• 需要其他额外技能作为铺垫，必须对多线程和网络编程非常熟悉才能写出高质量的NIO程序
• 可靠性能力补齐，工作量和难度都非常大，例如客户端面临断线重连、网络闪断、半包读写、失败缓存、网络拥塞、异常码流等问题的处理
• JDK NIO的BUG，例如著名的epoll bug，该问题会导致Selector空轮训，最终导致CPU 100%

也正是因为有种种缺点，因此不建议使用原生的NIO而是建议使用一些比较成熟的NIO框架例如Netty、Mina，这一系列文章讲的是Netty，Netty作为一款高性能NIO框架，其优点总结有：

• API使用简单、开发门槛低
• 功能强大，预置了多种编码解码功能，支持多种主流协议
• 定制能力强，可以通过ChannelHandler对通信框架进行灵活扩展
• 性能高，与业界其他主流NIO框架对比，Netty性能最优
• 成熟、稳定，Netty修复了已经发现的所有JDK NIO的BUG，业务开发人员不需要再为NIO的BUG而烦恼
• 社区活跃、版本迭代周期短，发现的BUG可以被及时修复，同时，更多的新功能会被加入
• 经历了大规模的商业应用考验，质量得到验证

正因为这些优点，Netty逐渐成为了Java NIO变成的首选框架。

Netty入门Demo

下面演示一下Netty的Demo（注：Demo来自Netty权威指南第三章），本文只写代码与演示结果，不做讲解，对Netty的使用基本讲解放在下一篇文章中，循序渐进，先感性地认识Netty，再理性地认识Netty中的东西。

提一下，本文及之后的文章Netty基于5.0.0.Alpha1这个版本，贴一下我自己的Maven配置吧：

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
      xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
      <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

      <groupId>org.xrq.netty</groupId>
      <artifactId>netty-test</artifactId>
      <version>1.0.0</version>
      <packaging>jar</packaging>


      <properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
      </properties>

      <dependencies>
        <dependency>
              <groupId>junit</groupId>
              <artifactId>junit</artifactId>
              <version>4.11</version>
              <scope>test</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>io.netty</groupId>
            <artifactId>netty-all</artifactId>
            <version>5.0.0.Alpha1</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-api</artifactId>
            <version>1.7.25</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>ch.qos.logback</groupId>
            <artifactId>logback-classic</artifactId>
            <version>1.2.3</version>
        </dependency>
      </dependencies>
      
</project>

首先从服务端代码开始，定义一个TimeServer：

public class TimeServer {

    public void bind(int port) throws Exception {
        // NIO线程组
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        
        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(bossGroup, workerGroup)
                .channel(NioServerSocketChannel.class)
                .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)
                .childHandler(new ChildChannelHandler());
            
            // 绑定端口，同步等待成功
            ChannelFuture f = b.bind(port).sync();
            // 等待服务端监听端口关闭
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            // 优雅退出，释放线程池资源
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
    
    private class ChildChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
        @Override
        protected void initChannel(SocketChannel arg0) throws Exception {
            arg0.pipeline().addLast(new TimeServerHandler());
        }
    }
    
}

TimeServerHandler这么定义：

public class TimeServerHandler extends ChannelHandlerAdapter {

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ByteBuf buf = (ByteBuf)msg;
        byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
        buf.readBytes(req);
        
        String body = new String(req, "UTF-8");
        System.out.println("The time server receive order:" + body);
        String currentTime = "QUERY TIME ORDER".equalsIgnoreCase(body) ? new Date(System.currentTimeMillis()).toString() : "BAD ORDER";
        
        ByteBuf resp = Unpooled.copiedBuffer(currentTime.getBytes());
        ctx.write(resp);
    }
    
    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.flush();
    }
    
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        ctx.close();
    }
    
}

即读取来自客户端的数据，如果是"QUERY TIME ORDER"，则把当前时间写到Channel中去。至此，Netty服务端代码已经开发完毕。接下来是Netty客户端代码，首先还是TimeClient：

public class TimeClient {

    public void connect(int port, String host) throws Exception {
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        try {
            Bootstrap b = new Bootstrap();
            
            b.group(group)
                .channel(NioSocketChannel.class)
                .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
                .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                        ch.pipeline().addLast(new TimeClientHandler());
                    };
                });
            
            // 发起异步连接操作
            ChannelFuture f = b.connect(host, port).sync();
            // 等待客户端连接关闭
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            // 优雅退出，释放NIO线程组
            group.shutdownGracefully();
        }
    }
    
}

同样的，定义一个TimeClientHandler：

public class TimeClientHandler extends ChannelHandlerAdapter {

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(TimeClientHandler.class);
    
    private final ByteBuf firstMessage;
    
    public TimeClientHandler() {
        byte[] req = "QUERY TIME ORDER".getBytes();
        firstMessage = Unpooled.buffer(req.length);
        firstMessage.writeBytes(req);
    }
    
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.writeAndFlush(firstMessage);
    }
    
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ByteBuf buf = (ByteBuf)msg;
        byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
        buf.readBytes(req);
        
        String body = new String(req, "UTF-8");
        System.out.println("Now is:" + body);
    }
    
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        LOGGER.warn("Unexcepted exception from downstream:" + cause.getMessage());
        ctx.close();
    }
    
}

客户端的操作为打印来自服务端的数据，这样，整个Netty Demo代码就写完了，结构比较清楚，都是一个Server+一个Handler的模式，Handler用于处理读取到的信息。

运行Demo

上面写完了Demo，接着写一下测试代码，很简单，分别运行bind方法和connect方法即可：

public class CoreTest {

    @Test
    public void timeServerTest() throws Exception {
        new TimeServer().bind(8080);
    }
    
    @Test
    public void timeClientTest() throws Exception {
        new TimeClient().connect(8080, "127.0.0.1");
    }
    
}

先运行timeServerTest让服务端先启动，再运行timeClientServer让客户端后启动，运行结果服务端的打印为：

The time server receive order:QUERY TIME ORDER

结合代码可以看到，服务端读取到了来自客户端的数据，数据内容为"QUERY TIME ORDER"，接着服务端取自己的时间，传输给客户端，看一下客户端的打印：

Now is:Thu Apr 05 21:07:39 CST 2018

打印了来自服务端的时间，这样，利用Netty进行服务端+客户端的相互通信的Demo完成，有了这个Demo，对Netty有了感性上的认识，接着我们一点一点深入去学习Netty。