上一篇 介绍了事件监听、责任链模型、socket接口和IO模型、线程模型等基本概念,以及Netty的整体结构,这篇就来说下Netty三大核心模块之一:事件监听和处理。
前面提到,Netty是一个NIO框架,它将IO通道的建立、可读、可写等状态变化,抽象成事件,以责任链的方式进行传递,可以在处理链上插入自定义的Handler,对感兴趣的事件进行监听和处理。
通过介绍,你会了解到:
进行网络编程时,一般的编写过程是这样的:
传统的模型,每个客户端Socket会创建一个单独的线程监听socket事件,一方面系统可创建的线程数有限,限制了并发数,一方面线程过多,线程切换频繁,导致性能严重下降。
随着操作系统IO模型的发展,可以采用多路复用IO,一个线程监听多个Socket,另外,服务端处理客户端连接,与客户端Socket的监听,可以在不同的线程进行处理。
Netty就是采用多路复用IO进行事件监听,另外,使用不同的线程分别处理客户端的连接、数据读写。
整个处理结构如下图,简单说明下:
一个EventLoop其实和一个特定的线程绑定, 并且在其生命周期内, 绑定的线程都不会再改。
EventLoop肩负着两种任务:
第一个任务比较好理解,主要解释下第二个:从socket数据到数据处理,再到写入响应数据,Netty都在一个线程中处理,主要是为了线程安全考虑,减少竞争和线程切换,通过任务队列的方式,可以在用户线程提交处理逻辑,在Eventloop中执行。
整个EventLoop干的事情就是select -> processIO -> runAllTask,processIO处理IO事件相关的逻辑,runAllTask处理任务队列中的任务,如果执行的任务过多,会影响IO事件的处理,所以会限制任务处理的时间,整个处理过程如下图:
EventLoop的run代码如下:
protected void run() {
for (; ; ) {
oldWakenUp = wakenUp.getAndSet(false);
try {
if (hasTasks()) { //如果有任务,快速返回
selectNow();
} else {
select(); //如果没任务,等待事件返回
if (wakenUp.get()) {
selector.wakeup();
}
}
cancelledKeys = 0;
final long ioStartTime = System.nanoTime();
needsToSelectAgain = false;
//处理IO事件
if (selectedKeys != null) {
processSelectedKeysOptimized(selectedKeys.flip());
} else {
processSelectedKeysPlain(selector.selectedKeys());
}
//计算IO处理时间
final long ioTime = System.nanoTime() - ioStartTime;
final int ioRatio = this.ioRatio; //默认为50
//处理提交的任务
runAllTasks(ioTime * (100 - ioRatio) / ioRatio);
if (isShuttingDown()) {
closeAll();
if (confirmShutdown()) {
break;
}
}
} catch (Throwable t) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
}
ChannelPipeline是一个接口,其有一个默认的实现类DefaultChannelPipeline,内部有两个属性:head和tail,
这两者都实现了ChannelHandler接口,对应处理链的头和尾。
protected DefaultChannelPipeline(Channel channel) {
this.channel = ObjectUtil.checkNotNull(channel, "channel");
succeededFuture = new SucceededChannelFuture(channel, null);
voidPromise = new VoidChannelPromise(channel, true);
tail = new TailContext(this);
head = new HeadContext(this);
head.next = tail;
tail.prev = head;
}
每个Channel创建时,会创建一个ChannelPipeline对象,来处理channel的各种事件,可以在运行时动态进行动态修改其中的 ChannelHandler。
ChannelHandler承载业务处理逻辑的地方,我们接触最多的类,可以自定义Handler,加入处理链中,实现自定义逻辑。
ChannelHandler 可分为两大类:ChannelInboundHandler 和 ChannelOutboundHandle,这两接口分别对应入站和出站消息的处理,对应数据读取和数据写入。它提供了接口方法供我们实现,处理各种事件。
public interface ChannelInboundHandler extends ChannelHandler {
void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
void channelUnregistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception;
void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception;
void channelWritabilityChanged(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
}
自定义Handler时,一般继承ChannelInboundHandlerAdapter或 ChannelOutboundHandlerAdapter。
需要注意的是,不建议在 ChannelHandler 中直接实现耗时或阻塞的操作,因为这可能会阻塞 Netty 工作线程,导致 Netty 无法及时响应 IO 处理。
不是本篇的重点,简单说明下:
Netty提供了ChannelInitializer类方便我们初始化,创建WebSocketServerInitializer类,继承ChannelInitializer类,用于添加ChannelHandler:
public class WebSocketServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
@Resource
private CustomTextFrameHandler customTextFrameHandler;
@Override
public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
pipeline.addLast("codec-http", new HttpServerCodec());
pipeline.addLast("aggregator", new HttpObjectAggregator(65536));
pipeline.addLast("websocket-protocal-handler",new WebSocketServerProtocolHandler());
pipeline.addLast("custome-handler", customTextFrameHandler);
}
}
分析下这几个Handler,都是Netty默认提供的:
是不是很方便,经过WebSocketServerProtocolHandler处理后,读取出来的就是文本数据了,不用自己处理数据合包、拆包问题。
自定义的Handler,进行业务处理:
public class CustomTextFrameHandler extends SimpleChannelInboundHandler<TextWebSocketFrame> {
@Override
protected void channelRead0(final ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame frame) throws Exception {
final String content = frame.text();
System.out.println("接收到数据:"+content);
// 回复数据
TextWebSocketFrame respFrame = new TextWebSocketFrame("我收到了你的数据");
if (ctx.channel().isWritable()) {
ChannelFuture future = ctx.writeAndFlush(respFrame);
}
}
}
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