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netty 之 telnet HelloWorld 详解

前言

Netty是一个异步事件驱动的网络应用程序框架，用于快速开发可维护的高性能协议服务器和客户端。

Netty是一个NIO客户端服务器框架，可以快速轻松地开发协议服务器和客户端等网络应用程序。它极大地简化并简化了TCP和UDP套接字服务器等网络编程。

“快速简便”并不意味着最终的应用程序会受到可维护性或性能问题的影响。Netty经过精心设计，具有丰富的协议，如FTP，SMTP，HTTP以及各种二进制和基于文本的传统协议。因此，Netty成功地找到了一种在不妥协的情况下实现易于开发，性能，稳定性和灵活性的方法。

特征

设计

适用于各种传输类型的统一API - 阻塞和非阻塞套接字

基于灵活且可扩展的事件模型，可以清晰地分离关注点

高度可定制的线程模型 - 单线程，一个或多个线程池，如SEDA

真正的无连接数据报套接字支持（自3.1起）

使用方便

详细记录的Javadoc，用户指南和示例

没有其他依赖项，JDK 5（Netty 3.x）或6（Netty 4.x）就足够了

注意：某些组件（如HTTP / 2）可能有更多要求。有关更多信息，请参阅 “要求”页面。

性能

吞吐量更高，延迟更低

减少资源消耗

最小化不必要的内存复制

安全

完整的SSL / TLS和StartTLS支持

社区

早发布，经常发布

自2003年以来，作者一直在编写类似的框架，他仍然觉得你的反馈很珍贵！

参考链接:netty.io/

依赖工具

Maven
Git
JDK
IntelliJ IDEA

源码拉取

从官方仓库 github.com/netty/netty Fork 出属于自己的仓库。为什么要 Fork ？既然开始阅读、调试源码，我们可能会写一些注释，有了自己的仓库，可以进行自由的提交。:smiling_imp:

使用 IntelliJ IDEA 从 Fork 出来的仓库拉取代码。

本文使用的 Netty 版本为 4.1.26.Final-SNAPSHOT 。

Maven Profile

打开 IDEA 的 Maven Projects ，选择对应的 Profiles 。如下图所示：

jdk8 ：笔者使用的 JDK 版本是 8 ，所以勾选了 jdk8 。如果错误的选择，可能会报如下错误：
```
java.lang.NoSuchMethodError: java.nio.ByteBuffer.clear()Ljava/nio/ByteBuffer
复制代码
```
linux : 选择对应的系统版本。:smiling_imp: 笔者手头没有 windows 的电脑，所以不知道该怎么选。

修改完成后，点击左上角的【刷新】按钮，进行依赖下载，耐心等待...

解决依赖报错

在 codec-redis 模块中，类 FixedRedisMessagePool 会报如下类不存在的问题：

import io.netty.util.collection.LongObjectHashMap;
import io.netty.util.collection.LongObjectMap;
复制代码

具体如下图所示:

解决方式如下：

cd common;
mvn clean compile;
复制代码

跳转到 common 模块中，编译生成对应的类。为什么可以通过编译生成对应的类呢，原因参见 common 模块的 src/java/templates/io/netty/util/collection 目录下的 .template 文件。

在 Github 上，也有多个针对这个情况讨论的 issue ：

《Can not find class io.netty.util.collection.LongObjectHashMap in 4.1.8.final》
《io.netty.util.collection.LongObjectHashMap not found at branch 4.1》

example 模块

在 example 模块里，官网提供了多个 Netty 的使用示例。本文以 telnet 包下来作为示例。哈哈哈，因为最简单且完整。

netty-helloworld

说明: 如果想直接获取工程那么可以直接跳到底部，通过链接下载工程代码。

开发准备

环境要求

JDK: 1.8
Netty: 4.0或以上

如果对Netty不熟的话，可以看看之前写的一些文章。大神请无视☺。

首先还是Maven的相关依赖:

<properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
        <java.version>1.8</java.version>
        <netty-all.version>4.1.6.Final</netty-all.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>io.netty</groupId>
            <artifactId>netty-all</artifactId>
            <version>${netty-all.version}</version>
        </dependency>
    </dependencies>
复制代码

添加了相应的maven依赖之后，配置文件这块暂时没有什么可以添加的，因为暂时就一个监听的端口而已。

代码编写

代码模块主要分为服务端和客户端。主要实现的业务逻辑：服务端启动成功之后，客户端也启动成功，这时服务端会发送一条信息给客户端。客户端或者 telnet 发送一条信息到服务端，服务端会根据逻辑回复客户端一条客户端，当客户端或者 telent 发送 bye 给服务端，服务端和客户端断开链接。

项目结构

netty-helloworld
  ├── client
    ├── Client.class -- 客户端启动类
    ├── ClientHandler.class -- 客户端逻辑处理类
    ├── ClientHandler.class -- 客户端初始化类
  ├── server 
    ├── Server.class -- 服务端启动类
    ├── ServerHandler -- 服务端逻辑处理类
    ├── ServerInitializer -- 服务端初始化类
复制代码

服务端

首先是编写服务端的启动类。

代码如下:

public final class Server {
    public  static void main(String[] args) throws Exception {
        //Configure the server
        //创建两个EventLoopGroup对象
        //创建boss线程组 用于服务端接受客户端的连接
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        // 创建 worker 线程组 用于进行 SocketChannel 的数据读写
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            // 创建 ServerBootstrap 对象
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            //设置使用的EventLoopGroup
            b.group(bossGroup,workerGroup)
                //设置要被实例化的为 NioServerSocketChannel 类
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                // 设置 NioServerSocketChannel 的处理器
                    .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
                 // 设置连入服务端的 Client 的 SocketChannel 的处理器
                    .childHandler(new ServerInitializer());
            // 绑定端口，并同步等待成功，即启动服务端
            ChannelFuture f = b.bind(8888);
            // 监听服务端关闭，并阻塞等待
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            // 优雅关闭两个 EventLoopGroup 对象
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}
复制代码

第6到8行：创建两个EventLoopGroup对象。
- boss 线程组: 用于服务端接受客户端的连接。
- worker 线程组：用于进行客户端的SocketChannel的 数据读写 。
- 关于为什么是两个EventLoopGroup对象，请了解文章NIO系列之Reactro模型。
第11行: 创建 ServerBootstrap 对象，用于设置服务端的启动配置。
- 第13行: 调用 #group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup) 方法，设置使用的 EventLoopGroup 。
- 第15行: 调用 #channel(Class<? extends C> channelClass) 方法，设置要被实例化的 Channel 为 NioServerSocketChannel 类。在下文中，我们会看到该 Channel 内嵌了 java.nio.channels.ServerSocketChannel 对象。是不是很熟悉 :smiling_imp: ？
- 第17行: 调用 #handler(ChannelHandler handler) 方法，设置 NioServerSocketChannel 的处理器。在本示例中，使用了 io.netty.handler.logging.LoggingHandler 类，用于打印服务端的每个事件。
- 第19行: 调用 #childHandler(ChannelHandler handler) 方法，设置连入服务端的 Client 的 SocketChannel 的处理器。在本实例中，使用 ServerInitializer() 来初始化连入服务端的 Client 的 SocketChannel 的处理器。
第21行: 先调用 #bind(int port) 方法，绑定端口，后调用 ChannelFuture#sync() 方法，阻塞等待成功。这个过程，就是“ 启动服务端 ”。
第23行: 先调用 #closeFuture() 方法，监听服务器关闭，后调用 ChannelFuture#sync() 方法，阻塞等待成功。:smiling_imp: 注意，此处不是关闭服务器，而是“ 监听 ”关闭。
第26到27行: 执行到此处，说明服务端已经关闭，所以调用 EventLoopGroup#shutdownGracefully() 方法，分别关闭两个 EventLoopGroup 对象。

服务端主类编写完毕之后，我们再来设置下相应的过滤条件。这里需要继承Netty中 ChannelInitializer 类，然后重写 initChannel 该方法，进行添加相应的设置，传输协议设置，以及相应的业务实现类。 代码如下:

public class ServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
    private static final StringDecoder DECODER = new StringDecoder();
    private static final StringEncoder ENCODER = new StringEncoder();

    private static final ServerHandler SERVER_HANDLER = new ServerHandler();


    @Override
    public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
        ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();

        // 添加帧限定符来防止粘包现象
        pipeline.addLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(8192, Delimiters.lineDelimiter()));
        // 解码和编码，应和客户端一致
        pipeline.addLast(DECODER);
        pipeline.addLast(ENCODER);

        // 业务逻辑实现类
        pipeline.addLast(SERVER_HANDLER);
    }
}
复制代码

服务相关的设置的代码写完之后，我们再来编写主要的业务代码。使用Netty编写业务层的代码，我们需要继承 ChannelInboundHandlerAdapter 或 SimpleChannelInboundHandler 类，在这里顺便说下它们两的区别吧。继承 SimpleChannelInboundHandler 类之后，会在接收到数据后会自动 release 掉数据占用的 Bytebuffer 资源。并且继承该类需要指定数据格式。而继承 ChannelInboundHandlerAdapter 则不会自动释放，需要手动调用 ReferenceCountUtil.release() 等方法进行释放。继承该类不需要指定数据格式。所以在这里，个人推荐服务端继承 ChannelInboundHandlerAdapter ，手动进行释放，防止数据未处理完就自动释放了。而且服务端可能有多个客户端进行连接，并且每一个客户端请求的数据格式都不一致，这时便可以进行相应的处理。客户端根据情况可以继承 SimpleChannelInboundHandler 类。好处是直接指定好传输的数据格式，就不需要再进行格式的转换了。

代码如下:

@Sharable
public class ServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<String> {
    /**
     * 建立连接时，发送一条庆祝消息
     */
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        // 为新连接发送庆祝
        ctx.write("Welcome to " + InetAddress.getLocalHost().getHostName() + "!/r/n");
        ctx.write("It is " + new Date() + " now./r/n");
        ctx.flush();
    }

    //业务逻辑处理
    @Override
    public void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String request) throws Exception {
        // Generate and write a response.
        String response;
        boolean close = false;
        if (request.isEmpty()) {
            response = "Please type something./r/n";
        } else if ("bye".equals(request.toLowerCase())) {
            response = "Have a good day!/r/n";
            close = true;
        } else {
            response = "Did you say '" + request + "'?/r/n";
        }

        ChannelFuture future = ctx.write(response);

        if (close) {
            future.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
        }
    }

    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) {
        ctx.flush();
    }

    //异常处理
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}
复制代码

到这里服务端相应的代码就编写完毕了:rocket: 。

客户端

客户端这边的代码和服务端的很多地方都类似，我就不再过多细说了，主要将一些不同的代码拿出来简单的讲述下。首先是客户端的主类，基本和服务端的差不多。主要实现的代码逻辑如下:

public static void main(String[] args) throws Exception {
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        try {
            Bootstrap b = new Bootstrap();
            b.group(group)
                    .channel(NioSocketChannel.class)
                    .handler(new ClientInitializer());
            Channel ch = b.connect("127.0.0.1",8888).sync().channel();


            ChannelFuture lastWriteFuture = null;
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            for (;;) {
                String line = in.readLine();
                if (line == null) {
                    break;
                }

                // Sends the received line to the server.
                lastWriteFuture = ch.writeAndFlush(line + "/r/n");

                // If user typed the 'bye' command, wait until the server closes
                // the connection.
                if ("bye".equals(line.toLowerCase())) {
                    ch.closeFuture().sync();
                    break;
                }
            }

            // Wait until all messages are flushed before closing the channel.
            if (lastWriteFuture != null) {
                lastWriteFuture.sync();
            }
        } finally {
            group.shutdownGracefully();
        }
    }
复制代码

客户端过滤其这块基本和服务端一致。不过需要注意的是，传输协议、编码和解码应该一致。

代码如下:

public class ClientInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
    private static final StringDecoder DECODER = new StringDecoder();
    private static final StringEncoder ENCODER = new StringEncoder();

    private static final ClientHandler CLIENT_HANDLER = new ClientHandler();


    @Override
    public void initChannel(SocketChannel ch) {
        ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
        pipeline.addLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(8192, Delimiters.lineDelimiter()));
        pipeline.addLast(DECODER);
        pipeline.addLast(ENCODER);

        pipeline.addLast(CLIENT_HANDLER);
    }
}
复制代码

客户端的业务代码逻辑。

主要时打印读取到的信息。

这里有个注解，该注解 Sharable 主要是为了多个handler可以被多个channel安全地共享，也就是保证线程安全。废话就不多说了，代码如下：

@Sharable
public class ClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<String> {
	//打印读取到的数据
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception {
        System.err.println(msg);
    }
	//异常数据捕获
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

复制代码

那么到这里客户端的代码也编写完毕了:rocket: 。

功能测试

首先启动服务端，然后再启动客户端。

我们来看看结果是否如上述所说。

服务端输出结果:

十月 02, 2018 10:03:00 上午 io.netty.handler.logging.LoggingHandler channelRegistered
信息: [id: 0x1c7da838] REGISTERED
十月 02, 2018 10:03:00 上午 io.netty.handler.logging.LoggingHandler bind
信息: [id: 0x1c7da838] BIND: 0.0.0.0/0.0.0.0:8888
十月 02, 2018 10:03:00 上午 io.netty.handler.logging.LoggingHandler channelActive
信息: [id: 0x1c7da838, L:/0:0:0:0:0:0:0:0:8888] ACTIVE
十月 02, 2018 10:03:51 上午 io.netty.handler.logging.LoggingHandler channelRead
信息: [id: 0x1c7da838, L:/0:0:0:0:0:0:0:0:8888] RECEIVED: [id: 0xc033aea8, L:/127.0.0.1:8888 - R:/127.0.0.1:58178]
复制代码

客户端输入结果:

Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:37175', transport: 'socket'
Welcome to james!
It is Tue Oct 02 10:03:51 CST 2018 now.
yes
Did you say 'yes'?
hello world
Did you say 'hello world'?
bye
Have a good day!
Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:37175', transport: 'socket'

Process finished with exit code 0
复制代码

telnet客户端和服务端交互结果如下: