目錄

Java NIO和Netty NIO比較

Java NIO：

Netty：

Netty NIO中的主要模塊

Transport（傳輸層）

Buffer（緩沖區(qū)）

Codec（編解碼器）

Handler（處理器）

EventLoop（事件循環(huán)）

Bootstrap和Channel（引導(dǎo)和通道）

Future和Promise（異步編程）

Netty示例

服務(wù)端時(shí)序圖

服務(wù)端代碼

客戶端時(shí)序圖

客戶端代碼

總結(jié)

Java NIO和Netty NIO比較

Java NIO：

1. 原生Java庫： Java NIO是Java標(biāo)準(zhǔn)庫的一部分，提供了非阻塞I/O的核心功能。它是Java平臺(tái)上的底層API，允許開發(fā)者直接操作通道、緩沖區(qū)和選擇器等組件。

2. 較低級(jí)別： Java NIO是相對(duì)較低級(jí)別的API，需要開發(fā)者編寫更多的底層代碼來處理網(wǎng)絡(luò)通信和協(xié)議。這可以提供更多的控制權(quán)，但也增加了開發(fā)復(fù)雜性。

3. 多路復(fù)用： Java NIO通過選擇器（Selector）實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，允許一個(gè)線程管理多個(gè)通道。這對(duì)于處理大量并發(fā)連接非常有用。

4. 手動(dòng)管理緩沖區(qū)： Java NIO需要開發(fā)者手動(dòng)管理緩沖區(qū)，包括分配、讀取、寫入和釋放緩沖區(qū)。這可能導(dǎo)致更復(fù)雜的代碼結(jié)構(gòu)。

5. 適用場(chǎng)景： Java NIO適用于需要高度自定義的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。它在性能和靈活性方面提供了更多的控制權(quán)。

Netty：

1. 高級(jí)別框架： Netty是一個(gè)基于Java NIO的高級(jí)別框架，它封裝了底層的NIO細(xì)節(jié)，提供了更簡(jiǎn)單和強(qiáng)大的API來處理網(wǎng)絡(luò)通信。

2. 事件驅(qū)動(dòng)： Netty是事件驅(qū)動(dòng)的框架，使用事件處理器（Event Handlers）來處理入站和出站事件。這使得編寫網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序更加模塊化和可維護(hù)。

3. 自動(dòng)管理緩沖區(qū)： Netty自動(dòng)管理緩沖區(qū)，無需開發(fā)者手動(dòng)分配和釋放緩沖區(qū)。這減輕了內(nèi)存管理的負(fù)擔(dān)。

4. 豐富的功能： Netty提供了豐富的功能，包括HTTP、WebSocket、TLS/SSL支持、UDP通信、拆包和粘包處理等。它還支持異步和同步I/O操作。

5. 社區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)： Netty擁有強(qiáng)大的社區(qū)支持和豐富的生態(tài)系統(tǒng)，有大量的擴(kuò)展和插件可用。這使得開發(fā)人員可以更快地構(gòu)建復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

6. 適用場(chǎng)景： Netty適用于構(gòu)建高性能、可擴(kuò)展、可維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，特別是在處理協(xié)議復(fù)雜、并發(fā)連接眾多的情況下。

為什么選擇Netty?

基礎(chǔ)篇我們使用Java NIO舉例演示了簡(jiǎn)單的RPC通信。代碼的行數(shù)和步驟確實(shí)挺繁瑣，不如來看看Netty 的操作，是騾子是馬牽出來溜溜先，就當(dāng)諸君飯后消個(gè)食。

Netty NIO中的主要模塊

Netty是一個(gè)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)編程框架，它由多個(gè)主要模塊組成，每個(gè)模塊負(fù)責(zé)不同的功能。以下是Netty中的一些主要模塊：

1. Transport（傳輸層）

   • NIO： 這個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)了基于Java NIO的傳輸層，提供了非阻塞的網(wǎng)絡(luò)通信功能。它包括NioEventLoopGroup、NioServerSocketChannel、NioSocketChannel等類，用于創(chuàng)建和管理NIO通道。

2. Buffer（緩沖區(qū)）

   • Java NIO中的ByteBuffer局限性：

     • ByteBuffer長(zhǎng)度固定，不能動(dòng)態(tài)伸縮和擴(kuò)展，編碼對(duì)象時(shí)容易引起索引越界異常

     • ByteBuffer只有一個(gè)標(biāo)識(shí)位置的指針position，需要手工調(diào)用flip()和rewind()，不方便

     • ByteBuffer的API功能有限，需要使用者自己編程實(shí)現(xiàn)一些高級(jí)和實(shí)用的特性

   • 為了彌補(bǔ)這些不足，Netty NIO提供了自己的實(shí)現(xiàn)——ByteBuf：

     Netty提供了高性能的緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)ByteBuf，用于處理數(shù)據(jù)的讀取和寫入。ByteBuf提供了直接和間接緩沖區(qū)，并支持池化，以減少內(nèi)存分配和回收的開銷。

3. Codec（編解碼器）

   • 編碼器和解碼器： 這個(gè)模塊包括一系列編解碼器，用于將數(shù)據(jù)序列化和反序列化為字節(jié)，以便在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。Netty提供了JSON、Protobuf、HTTP、WebSocket等多種編解碼器。

4. Handler（處理器）

   • ChannelHandler： ChannelHandler是Netty中的核心概念，用于處理事件和數(shù)據(jù)。它可以自定義，用于構(gòu)建處理鏈。Netty提供了各種內(nèi)置的ChannelHandler，如SimpleChannelInboundHandler、ChannelDuplexHandler等。

5. EventLoop（事件循環(huán)）

   • EventLoopGroup： 這個(gè)模塊包括了EventLoopGroup和EventLoop，用于實(shí)現(xiàn)事件循環(huán)機(jī)制。EventLoopGroup管理一組EventLoop，每個(gè)EventLoop負(fù)責(zé)處理一組通道上的事件。事件循環(huán)是Netty實(shí)現(xiàn)異步和事件驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵。

6. Bootstrap和Channel（引導(dǎo)和通道）

   • ServerBootstrap和Bootstrap： 這兩個(gè)類用于引導(dǎo)Netty應(yīng)用程序的啟動(dòng)。ServerBootstrap用于啟動(dòng)服務(wù)器端，而Bootstrap用于啟動(dòng)客戶端。

   • Channel和ChannelPipeline： Channel表示通道，它代表了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接。在Channel接口層，采用Fade模式進(jìn)行統(tǒng)一封裝。ChannelPipeline是處理鏈，包含一系列ChannelHandler，用于處理事件和數(shù)據(jù)。

7. Future和Promise（異步編程）

   • Future： Netty使用Future來表示異步操作的結(jié)果，允許開發(fā)者異步地等待操作完成。

   • Promise： Promise是Future的擴(kuò)展，允許開發(fā)者設(shè)置操作的結(jié)果，使得異步編程更加方便。

Netty示例

服務(wù)端時(shí)序圖

服務(wù)端代碼

/**
 * Netty Server
 * 開始：需要綁定端口用于啟動(dòng)
 * 1.創(chuàng)建線程組bossGroup用于處理客戶端連接
 * 2.創(chuàng)建線程組workGroup用于socket網(wǎng)絡(luò)讀寫
 * 3.創(chuàng)建Bootstrap服務(wù)啟動(dòng)輔助類，類似serverSocketChannel
 * 4.鏈?zhǔn)骄幊蹋瑯?gòu)造線程組、serverChannel、options、channelHandle
 * 5.ChannelHandle繼承自ChannelInitializer<SocketChannel>進(jìn)行功能擴(kuò)展
 * 結(jié)束：優(yōu)雅退出關(guān)閉資源
 */
public class Server {
 ? ?public static void main(String[] args) {
 ? ? ? ?new Server().bind(8088);
 ?  }
?
 ? ?/**
 ? ? * 綁定端口用于啟動(dòng)
 ? ? * @param port 服務(wù)端口
 ? ? */
 ? ?public void bind(int port) {
 ? ? ? ?// 1.創(chuàng)建線程組bossGroup處理客戶端連接
 ? ? ? ?EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
 ? ? ? ?// 2.創(chuàng)建線程組workGroup用于socket網(wǎng)絡(luò)讀寫
 ? ? ? ?EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
 ? ? ? ?try {
 ? ? ? ? ? ?// 3.創(chuàng)建Bootstrap服務(wù)啟動(dòng)輔助類，類似serverSocketChannel
 ? ? ? ? ? ?ServerBootstrap server = new ServerBootstrap();
 ? ? ? ? ? ?// 4.鏈?zhǔn)骄幊?，?gòu)造線程組、serverChannel、options、channelHandle
 ? ? ? ? ? ?server.group(bossGroup, workerGroup)
 ? ? ? ? ? ? ? ? ?  .channel(NioServerSocketChannel.class)
 ? ? ? ? ? ? ? ? ?  .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)
 ? ? ? ? ? ? ? ? ?  .childHandler(new ChildChannelHandler());
 ? ? ? ? ? ?System.out.println("server start on port:" + port);
?
 ? ? ? ? ? ?// 綁定端口異步調(diào)用連接客戶端，同步阻塞等待(連接結(jié)果)連接成功
 ? ? ? ? ? ?ChannelFuture channelFuture = server.bind(port).sync();
?
 ? ? ? ? ? ?// 異步調(diào)用close關(guān)閉鏈路，同步阻塞等待(關(guān)閉結(jié)果)關(guān)閉成功后退出main函數(shù)
 ? ? ? ? ? ?channelFuture.channel().closeFuture().sync();
 ? ? ?  } catch (InterruptedException e) {
 ? ? ? ? ? ?e.printStackTrace();
 ? ? ?  } finally {
 ? ? ? ? ? ?// 優(yōu)雅退出關(guān)閉資源
 ? ? ? ? ? ?bossGroup.shutdownGracefully();
 ? ? ? ? ? ?workerGroup.shutdownGracefully();
 ? ? ?  }
 ?  }
?
 ? ?/**
 ? ? * 5.ChannelHandle繼承自ChannelInitializer<SocketChannel>進(jìn)行功能擴(kuò)展
 ? ? */
 ? ?private class ChildChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
?
 ? ? ? ?@Override
 ? ? ? ?protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
 ? ? ? ? ? ?socketChannel.pipeline().addLast(new ServerHandler());
 ? ? ?  }
 ?  }
?
 ? ?private class ServerHandler extends ChannelHandlerAdapter {
 ? ? ? ?@Override
 ? ? ? ?public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
 ? ? ? ? ? ?ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
 ? ? ? ? ? ?byte[] req = new byte[buf.readableBytes()]; // 讀取緩沖區(qū)可讀取長(zhǎng)度
 ? ? ? ? ? ?buf.readBytes(req);
 ? ? ? ? ? ?String body = new String(req, "UTF-8");
 ? ? ? ? ? ?System.out.println("Server receive msg:" + body);
 ? ? ? ? ? ?String currTime = "query time".equalsIgnoreCase(body) ? new Date(System.currentTimeMillis()).toString() : "error code";
 ? ? ? ? ? ?ByteBuf resp = Unpooled.copiedBuffer(currTime.getBytes());
 ? ? ? ? ? ?ctx.write(resp);
 ? ? ?  }
?
 ? ? ? ?@Override
 ? ? ? ?public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
 ? ? ? ? ? ?ctx.close();
 ? ? ?  }
?
 ? ? ? ?@Override
 ? ? ? ?public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
 ? ? ? ? ? ?ctx.flush(); // 將發(fā)送緩沖數(shù)組中的消息通過flush()寫入socketChannel發(fā)送，避免了頻繁調(diào)用selector進(jìn)行發(fā)送
 ? ? ?  }
 ?  }
}

客戶端時(shí)序圖

客戶端代碼

/**
 * 開始：連接服務(wù)端ip：port
 * 1.創(chuàng)建EventLoopGroup管理socket讀取
 * 2.創(chuàng)建客戶端輔助類Bootstrap，類似于之前的SocketChannel
 * 3.鏈?zhǔn)骄幊?，?gòu)造客戶端流程client、option、handler
 * 4.handler使用的是ChannelInitializer<SocketChannel>
 * 結(jié)束：優(yōu)雅的關(guān)閉資源
 */
public class Client {
 ? ?public static void main(String[] args) {
 ? ? ? ?new Client().connect("localhost", 8088);
 ?  }
?
 ? ?/**
 ? ? * 連接服務(wù)端ip：port
 ? ? * @param ip 服務(wù)端地址
 ? ? * @param port 服務(wù)端端口
 ? ? */
 ? ?public void connect(String ip, int port) {
 ? ? ? ?// 1.創(chuàng)建EventLoopGroup管理socket讀取
 ? ? ? ?EventLoopGroup group =new NioEventLoopGroup();
 ? ? ? ?try {
 ? ? ? ? ? ?// 2.創(chuàng)建客戶端輔助類Bootstrap，類似于之前的SocketChannel
 ? ? ? ? ? ?Bootstrap client = new Bootstrap();
 ? ? ? ? ? ?// 3.鏈?zhǔn)骄幊?，?gòu)造客戶端流程client、option、handler
 ? ? ? ? ? ?client.group(group).channel(NioSocketChannel.class)
 ? ? ? ? ? ? ? ? ?  .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
 ? ? ? ? ? ? ? ? ?  .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?@Override
 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?socketChannel.pipeline().addLast(new ClientHandler());
 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?  }
 ? ? ? ? ? ? ? ? ?  });
?
 ? ? ? ? ? ?// 發(fā)起異步連接操作
 ? ? ? ? ? ?ChannelFuture channelFuture = client.connect(ip, port).sync();
?
 ? ? ? ? ? ?// 等待服務(wù)端鏈路關(guān)閉
 ? ? ? ? ? ?channelFuture.channel().closeFuture().sync();
 ? ? ?  } catch (InterruptedException e) {
 ? ? ? ? ? ?e.printStackTrace();
 ? ? ?  } finally {
 ? ? ? ? ? ?// 優(yōu)雅退出，釋放資源
 ? ? ? ? ? ?group.shutdownGracefully();
 ? ? ?  }
 ?  }
?
 ? ?/**
 ? ? * 4.handler使用的是ChannelInitializer<SocketChannel>
 ? ? */
 ? ?public class ClientHandler 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("client receive server send:" + body);
 ? ? ? ? ? ?channelActive(ctx);
 ? ? ?  }
?
 ? ? ? ?@Override
 ? ? ? ?public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
 ? ? ? ? ? ?Scanner scanner = new Scanner(System.in);
 ? ? ? ? ? ?System.out.println("請(qǐng)輸入");
 ? ? ? ? ? ?String clientIn = scanner.nextLine();
 ? ? ? ? ? ?ByteBuf firstMessage = Unpooled.buffer(clientIn.getBytes().length);
 ? ? ? ? ? ?firstMessage.writeBytes(clientIn.getBytes());
 ? ? ? ? ? ?System.out.println("client send:" + clientIn);
 ? ? ? ? ? ?ctx.writeAndFlush(firstMessage);
 ? ? ?  }
 ? ? ? ?@Override
 ? ? ? ?public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
 ? ? ? ? ? ?ctx.close();
 ? ? ?  }
 ?  }
}

運(yùn)行結(jié)果：

總結(jié)

不難看出，不管是流程步驟還是實(shí)現(xiàn)功能的代碼行數(shù)，Netty NIO都是優(yōu)于Java原生NIO的。到此，一個(gè)簡(jiǎn)單的NIO入門示例完成。

資料參考：《Netty權(quán)威指南》文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-726605.html

到了這里，關(guān)于聊聊分布式架構(gòu)06——[NIO入門]簡(jiǎn)單的Netty NIO示例的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！