一，服务端时序图分析
实例代码：
1 package bhz.netty.start; 2 ?3 ?4 import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap; 5 import io.netty.channel.ChannelFuture; 6 import io.netty.channel.ChannelInitializer; 7 import io.netty.channel.ChannelOption; 8 import io.netty.channel.EventLoopGroup; 9 import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;10 import io.netty.channel.socket.SocketChannel;11 import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;12 import io.netty.handler.timeout.ReadTimeoutHandler;13 14 public class Server {15 16 ????17 ????public static void main(String[] args) throws Exception {18 ????????//ONE:19 ????????//1 用于接受客户端连接的线程工作组20 ????????EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();21 ????????//2 用于对接受客户端连接读写操作的线程工作组22 ????????EventLoopGroup work = new NioEventLoopGroup();23 ????????24 ????????//TWO:25 ????????//3 辅助类。用于帮助我们创建NETTY服务26 ????????ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();27 ????????b.group(boss, work) ???//绑定两个工作线程组28 ?????????.channel(NioServerSocketChannel.class) ???//设置NIO的模式29 ?????????.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024) ???//设置TCP缓冲区30 ?????????//.option(ChannelOption.SO_SNDBUF, 32*1024) ???// 设置发送数据的缓存大小31 ?????????.option(ChannelOption.SO_RCVBUF, 32*1024) ???// 设置接受数据的缓存大小32 ?????????.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, Boolean.TRUE) ???// 设置保持连接33 ?????????.childOption(ChannelOption.SO_SNDBUF, 32*1024)34 ?????????// 初始化绑定服务通道35 ?????????.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {36 ????????????@Override37 ????????????protected void initChannel(SocketChannel sc) throws Exception {38 ????????????????// 为通道进行初始化： 数据传输过来的时候会进行拦截和执行39 ????????????????//sc.pipeline().addLast(new ReadTimeoutHandler(5));40 ????????????????sc.pipeline().addLast(new ServerHandler());41 ????????????}42 ?????????});43 ????????44 ????????ChannelFuture cf = b.bind(8765).sync();45 ????????46 ????????47 ????????48 ????????//释放连接49 ????????cf.channel().closeFuture().sync();50 ????????work.shutdownGracefully();51 ????????boss.shutdownGracefully();52 ????}53 } 1 package bhz.netty.start; 2 ?3 import io.netty.buffer.ByteBuf; 4 import io.netty.buffer.Unpooled; 5 import io.netty.channel.ChannelFutureListener; 6 import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; 7 import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter; 8 import io.netty.util.ReferenceCountUtil; 9 10 public class ServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {11 12 ????/**13 ?????* 当我们通道进行激活的时候 触发的监听方法14 ?????*/15 ????@Override16 ????public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {17 ????18 ????????System.err.println("--------通道激活------------");19 ????}20 ????21 ????/**22 ?????* 当我们的通道里有数据进行读取的时候 触发的监听方法23 ?????*/24 ????@Override25 ????public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx /*NETTY服务上下文*/, Object msg /*实际的传输数据*/) throws Exception {26 // ???????try{27 ????????????//do something with msg28 ????????????29 ????????????//NIO通信（传输的数据是什么? ----> buffer对象）30 ????????????ByteBuf buf = (ByteBuf)msg;31 ????????????byte[] request = new byte[buf.readableBytes()];32 ????????????buf.readBytes(request);33 ????????????String body = new String(request, "utf-8");34 ????????????System.out.println("服务器: " + body); 35 ????????????36 ????????????//ByteBuf37 ????????????String response = "我是返回的数据!!";38 ????????????ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(response.getBytes()));39 ????????????//添加addListener 可以触发关闭通道监听事件40 ????????????//.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE); ???????????41 ????????????42 // ???????} finally {43 // ???????????ReferenceCountUtil.release(msg);44 // ???????}45 ????????46 47 48 ????????49 ????}50 ????51 ????@Override52 ????public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {53 ???????System.err.println("--------数据读取完毕----------");54 ????}55 ????56 ????@Override57 ????public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)58 ????????????throws Exception {59 ????????System.err.println("--------数据读异常----------: ");60 ????????cause.printStackTrace();61 ????????ctx.close();62 ????}63 ????64 ????65 }图2-2 Netty服务端创建时序图
下面我们对Netty服务端创建的关键步骤和原理进行讲解。
步骤1：创建ServerBootstrap实例。ServerBootstrap是Netty服务端的启动辅助类，它提供了一系列的方法用于设置服务端启动相关的参数。底层通过门面模式对各种能力进行抽象和封装，尽量不需要用户跟过多的底层API打交道，降低用户的开发难度。
我们在创建ServerBootstrap实例时，会惊讶的发现ServerBootstrap只有一个无参的构造函数，作为启动辅助类这让人不可思议，因为它需要与多个其它组件或者类交互。ServerBootstrap构造函数没有参数的根本原因是因为它的参数太多了，而且未来也可能会发生变化，为了解决这个问题，就需要引入Builder模式。《Effective Java》第二版第2条建议遇到多个构造器参数时要考虑用构建器，关于多个参数构造函数的缺点和使用构建器的优点大家可以查阅《Effective Java》,在此不再详述。
步骤2：设置并绑定Reactor线程池。Netty的Reactor线程池是EventLoopGroup，它实际就是EventLoop的数组。EventLoop的职责是处理所有注册到本线程多路复用器Selector上的Channel，Selector的轮询操作由绑定的EventLoop线程run方法驱动，在一个循环体内循环执行。值得说明的是，EventLoop的职责不仅仅是处理网络I/O事件，用户自定义的Task和定时任务Task也统一由EventLoop负责处理，这样线程模型就实现了统一。从调度层面看，也不存在在EventLoop线程中再启动其它类型的线程用于异步执行其它的任务，这样就避免了多线程并发操作和锁竞争，提升了I/O线程的处理和调度性能。
步骤3：设置并绑定服务端Channel。作为NIO服务端，需要创建ServerSocketChannel,Netty对原生的NIO类库进行了封装，对应实现是NioServerSocketChannel。对于用户而言，不需要关心服务端Channel的底层实现细节和工作原理，只需要指定具体使用哪种服务端Channel即可。因此，Netty的ServerBootstrap方法提供了channel方法用于指定服务端Channel的类型。Netty通过工厂类，利用反射创建NioServerSocketChannel对象。由于服务端监听端口往往只需要在系统启动时才会调用，因此反射对性能的影响并不大。相关代码如下所示：
步骤4：链路建立的时候创建并初始化ChannelPipeline。ChannelPipeline并不是NIO服务端必需的，它本质就是一个负责处理网络事件的职责链，负责管理和执行ChannelHandler。网络事件以事件流的形式在ChannelPipeline中流转，由ChannelPipeline根据ChannelHandler的执行策略调度ChannelHandler的执行。典型的网络事件如下：
- 链路注册；
- 链路激活；
- 链路断开；
- 接收到请求消息；
- 请求消息接收并处理完毕；
- 发送应答消息；
- 链路发生异常；
- 发生用户自定义事件。
步骤5：初始化ChannelPipeline完成之后，添加并设置ChannelHandler。ChannelHandler是Netty提供给用户定制和扩展的关键接口。利用ChannelHandler用户可以完成大多数的功能定制，例如消息编解码、心跳、安全认证、TSL/SSL认证、流量控制和流量整形等。Netty同时也提供了大量的系统ChannelHandler供用户使用，比较实用的系统ChannelHandler总结如下：
- 系统编解码框架-ByteToMessageCodec；
- 通用基于长度的半包解码器-LengthFieldBasedFrameDecoder;
- 码流日志打印Handler-LoggingHandler；
- SSL安全认证Handler-SslHandler；
- 链路空闲检测Handler-IdleStateHandler；
- 流量整形Handler-ChannelTrafficShapingHandler;
- Base64编解码-Base64Decoder和Base64Encoder。
创建和添加ChannelHandler的代码示例如下：
步骤6：绑定并启动监听端口。在绑定监听端口之前系统会做一系列的初始化和检测工作，完成之后，会启动监听端口，并将ServerSocketChannel注册到Selector上监听客户端连接，相关代码如下：
步骤7：Selector轮询。由Reactor线程NioEventLoop负责调度和执行Selector轮询操作，选择准备就绪的Channel集合，相关代码如下：
步骤8：当轮询到准备就绪的Channel之后，就由Reactor线程NioEventLoop执行ChannelPipeline的相应方法，最终调度并执行ChannelHandler，代码如下：
步骤9：执行Netty系统ChannelHandler和用户添加定制的ChannelHandler。ChannelPipeline根据网络事件的类型，调度并执行ChannelHandler，相关代码如下所示：
二，客户端时序图分析
步骤：
1.用户线程创建Bootstrap实例
2.创建处理客户端连接，I/O读写Reactor线程组NioEventLoopGroup
3.创建NioSocketChannel
4.创建默认的ChannelHandlerPipeline,用户调度和执行网络事件
5.异步发起TCP连接，如果成功将NioSocketChannel注册到多路复用选择器上,监听读操作位,用于数据读取和消息发送,如果失败，注册连接操作位到多路复用选择 器，等待连接结果
6.注册对应的网络监听状态位到多路复用选择器
7.由多路复用选择器轮询Channel,处理连接结果
8.如果连接成功，设置Future结果，发送连接成功事件，触发ChannelHandlerPipeline执行
9.由ChannelHandlerPipeline调度和执行系统和用户ChannelHandler
1 package bhz.netty.start; 2 ?3 import io.netty.bootstrap.Bootstrap; 4 import io.netty.buffer.Unpooled; 5 import io.netty.channel.ChannelFuture; 6 import io.netty.channel.ChannelInitializer; 7 import io.netty.channel.EventLoopGroup; 8 import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup; 9 import io.netty.channel.socket.SocketChannel;10 import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;11 import io.netty.handler.timeout.ReadTimeoutHandler;12 13 public class Client {14 15 ????public static void main(String[] args) throws Exception {16 ????????//ONE:17 ????????//1 线程工作组18 ????????EventLoopGroup work = new NioEventLoopGroup();19 ????????20 ????????//TWO:21 ????????//3 辅助类。用于帮助我们创建NETTY服务22 ????????Bootstrap b = new Bootstrap();23 ????????b.group(work) ???//绑定工作线程组24 ?????????.channel(NioSocketChannel.class) ???//设置NIO的模式25 ?????????// 初始化绑定服务通道26 ?????????.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {27 ????????????@Override28 ????????????protected void initChannel(SocketChannel sc) throws Exception {29 ????????????????// 为通道进行初始化： 数据传输过来的时候会进行拦截和执行30 ????????????????//sc.pipeline().addLast(new ReadTimeoutHandler(5));31 ????????????????sc.pipeline().addLast(new ClientHandler());32 ????????????}33 ?????????});34 ????????35 ????????ChannelFuture cf = ?b.connect("127.0.0.1", 8765).syncUninterruptibly();36 ????????37 ????????cf.channel().writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello netty!-1".getBytes()));38 ????39 // ???????Thread.sleep(1000);40 // ???????41 // ???????cf.channel().write(Unpooled.copiedBuffer("hello netty!-2".getBytes()));42 // ???????43 // ???????Thread.sleep(1000);44 // ???????cf.channel().write(Unpooled.copiedBuffer("hello netty!-3".getBytes()));45 // ???????46 // ???????Thread.sleep(1000);47 // ???????cf.channel().write(Unpooled.copiedBuffer("hello netty!-4".getBytes()));48 // ???????49 // ???????Thread.sleep(1000);50 // ???????cf.channel().writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello netty!-5".getBytes()));51 ????????52 ????????53 ????????//释放连接54 ????????cf.channel().closeFuture().sync();55 ????????work.shutdownGracefully();56 ????}57 } 1 package bhz.netty.start; 2 ?3 import io.netty.buffer.ByteBuf; 4 import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; 5 import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter; 6 import io.netty.util.ReferenceCountUtil; 7 ?8 public class ClientHandler ?extends ChannelInboundHandlerAdapter { 9 10 ????11 ????@Override12 ????public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {13 ????????try {14 ????????????ByteBuf buffer = (ByteBuf)msg;15 ?????????????byte[] data = new byte[buffer.readableBytes()];16 ?????????????buffer.readBytes(data);17 ?????????????String str = new String(data, "utf-8");18 ?????????????System.err.println("客户端：" + str);19 ????????} finally {20 ????????????ReferenceCountUtil.release(msg);21 ????????}22 ????}23 ????24 ????@Override25 ????public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)26 ????????????throws Exception {27 ????????ctx.close();28 ????}29 ????30 }<Netty>（二十一）（高级篇）Netty服务端和客户端创建时序图
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