Netty

2024-10-29 17:01

Netty介绍

  • Netty是一个异步的、基于事件驱动的网络应用框架,用以快速开发高性能、高可靠性的网络IO程序。

  • Netty主要针对在TCP协议下,面向Clients端的高并发应用,或者Peer-to-Peer场景下的大量数据持续传输的应用。

  • Netty本质是一个NIO框架,适用于服务器通讯相关的多种应用场景。

Netty应用场景

  • 互联网行业:RPC框架使用、阿里Dubbo协议。

  • 游戏行业

  • 大数据领域

I/O模型

  • BIO:同步阻塞,服务器实现模式为一个连接一个线程,即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理,如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销。适用于连接数比较小且固定的架构,这种方式对服务器要求高,并发局限于应用中。

  • NIO:同步非阻塞,服务器实现模式为一个线程处理多个请求(连接),即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上,多路复用器轮询到连接有IO请求就行处理。

    1. 三大核心部分:Channel(通道),Buffer(缓冲区),Selector(选择器)。

    2. NIO是面向缓冲或者面向块编程的。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区,需要时可在缓冲区中前后移动,这就增加了处理过程中的灵活性,使用它可以提供非阻塞式的高伸缩性网络。

  • AIO:异步非阻塞,AIO引入异步通道的概念,采用了Proactor模式,简化了程序编写,有效的请求才启动线程,他的特点是先由操作系统完成后才通知服务端程序启动线程去处理,一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用。

  • BIO工作机制

    1. 原理图img

    2. 简单流程

      • 服务器端启动一个ServerSocket

      • 客户端启动Socket对服务器进行通信,默认情况下服务器端需要对每个客户建立一个线程与之通讯

      • 客户端发出请求后,先咨询服务器是否有线程响应,如果没有则会等待,或者被拒绝

      • 如果有响应,客户端线程会等待请求结束后,再继续进行

    3. 问题分析

      • 每个请求都需要创建独立的线程,与对应的客户端进行数据Read,业务处理,数据Write

      • 当并发数较大时,需要创建大量线程来处理连接,系统资源占用较大

      • 连接建立后,如果当前线程暂时没有数据可读,则线程就阻塞在Read操作上,造成资源浪费

    4. 应用实例

      • 说明

        1. 使用BIO编写一个服务器端,监听6666端口,当有客户端连接时,就启动一个线程与之通讯

        2. 要求使用线程池机制改善,可以连接多个客户端。

        3. 服务器端可以接收客户端发送的数据(telnet方式即可)

      • 代码

public class BIOServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 线程池机制
        //思路
        // 1.创建一个线程池
        // 2.如果有客户端连接,就创建一个线程,与之通讯(单独写一个方法)

        ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

        // 创建ServerSocket
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);

        System.out.println("服务器启动了");

        while (true){
            System.out.println("线程信息id=" + Thread.currentThread().getId() + ", 名字		                ="+Thread.currentThread().getName());
            // 监听等待客户端连接
            System.out.println("等待连接。。。");
            final Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("连接到一个客户端");

            //就创建一个线程,与之通讯
            newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    //可以和客户端通讯
                    handler(socket);
                }
            });
        }
    }
 
    //编写一个handler方法,和客户端通讯
    public static void handler(Socket socket){
        try {
            System.out.println("线程信息id=" + Thread.currentThread().getId() + ", 名字			 		="+Thread.currentThread().getName());
            byte[] bytes = new byte[1024];
            // 通过socket获取输入流
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();

            //循环读取客户端发送的数据
            while (true){
                System.out.println("线程信息id=" + Thread.currentThread().getId() + ", 名字					="+Thread.currentThread().getName());
                System.out.println("read。。。");
                int read = inputStream.read(bytes);
                if (read != -1){
                    System.out.println(new String(bytes, 0, read)); //输出客户端发送的数据
                }else{
                    break;
                }
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println("关闭和client的连接");
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
  • 运行效果:cmd -> telnet 127.0.0.1 6666 -> ctrl + ] -> send content

    img

  • NIO基本介绍 NIO与BIO的比较

    • BIO以流的方式处理数据,而NIO以块的方式处理数据,块的效率比流高。

    • BIO是阻塞的,NIO非阻塞。

    • BIO基于字节流和字符流进行操作,而NIO基于Channel和Buffer进行操作,数据总是从通道读到缓冲区,或者从缓冲区写入通道。Selector用于监听多个通道的事件(eg:连接请求,数据到达等),因此使用单个线程就可以监听多个客户端通道。

NIO的Buffer基本使用

public class BasicBuffer {
  public static void main(String[] args) {
      // 举例说明buffer的使用(简单说明)
      // 创建一个buffer,大小为5,即可存放5个int
      IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(5);
      //向buffer中存放数据
      for(int i = 0; i < intBuffer.capacity(); i++){
          intBuffer.put(i * 2);
      }
      // 如何从buffer读取数据
      // 将buffer转换,读写切换
      intBuffer.flip();
      while (intBuffer.hasRemaining()){
          System.out.println(intBuffer.get());
      }
  }
}
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