玩转Netty，从“Hello World”开始！-51CTO.COM

大家好，我是老三，之前里，我们讨论了Java的三种IO模型，提到了网络通信框架Netty，它简化和优化了NIO的使用，这期，我们正式开始走近Netty。

为什么要用Netty?

首先当然是NIO的使用，本身比较复杂，而且还存在一些问题。

除此之外，如果在项目的开发中，要实现稳定的网络通信，就得考虑网络的闪断、客户端的重复接入、客户端的安全认证、消息的编解码、半包读写……

所以，巧了，恰好有这么一个成熟稳定、性能强大、开箱即用的网络框架摆在我们面前，相比较Java NIO，Netty更加出色：

易用性: Netty 在 NIO 基础上进行了更高层次的封装，屏蔽了 NIO 的复杂性，大大降低了开发难度；Netty 提供了很多开箱即用的工具，例如常用的行解码器、长度域解码器等，不需要自己再实现。
稳定性: Netty 更加可靠稳定，修复和完善了 JDK NIO 较多已知问题，例如臭名昭著的 select 空转导致 CPU 消耗 100%，TCP 断线重连，keep-alive 检测等问题。
可扩展性: Netty 的的可扩展性做的非常好，比如支持可定制化的线程模型。

我们有什么理由拒绝这么一款优秀的网络通信框架呢？代码怎么写不是写喽！

初识Netty

什么是Netty?

Netty官方是这么定义Netty的：

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。

组成图-来源官方

Netty是一个开源的、单线程模型的 Java 网络编程框架。
Netty基于 NIO ，被广泛应用于各种网络应用程序开发。
Netty支持多种协议，包括但不限于 HTTP、WebSocket、TCP、UDP 和 SSL/TLS 协议等。
Netty 是非阻塞的，事件驱动的框架。
Netty具有高性能、可扩展和易于使用的优点。

Netty的现状？

Netty 由 JBoss 社区开发维护的，它的社区相对比较活跃：

https://github.com/netty/netty：Github已经收获31.2K星标
https://netty.io/：官方网站，提供了比较完整的文档

官方目前最新的版本是5.x,，但是很不幸，已经被社区放弃开发维护，属于废弃版本，最新的稳定版本是4.x 。

一般使用，推荐4.x，Netty 4.x对3.x不做兼容，我们后续的学习也基于Netty 4.x版本。

谁在用Netty?

作为最流行的网络通信框架，大量的公司选择它作为底层网络通信框架，包括不限于：

使用Netty的公司

我们可能自己没有直接用过Netty，但其实熟悉的很多开源中间件，都用到了Netty，比如：

服务治理：Apache Dubbo、gRPC。
大数据：Hbase、Spark、Flink、Storm。
搜索引擎：Elasticsearch。
消息队列：RocketMQ、ActiveMQ。

用到Netty的优秀产品非常多，大家感兴趣可以看看：https://netty.io/wiki/related-projects.html。

从"Hello World"开始

气氛衬托到这，不写个Demo也过不去，还是从"Hello World"开始，我们领略一下Netty的风采。

创建一个Maven项目：这个就不用多说了吧

创建Maven项目

导入依赖：我们直接用4.x最新的版本

<dependency>
            <groupId>io.netty</groupId>
            <artifactId>netty-all</artifactId>
            <version>4.1.92.Final</version>
        </dependency>

编写代码：那么我们就开始编写这个Demo的服务器和客户端相关代码

NettyServer：基于Netty的客户端

/**
 * <p>Date: 2023/5/14 10:29</p>
 * <p>Author: fighter3</p>
 * <p>Description: Netty服务端Demo</p>
 */
public class NettyServer{
    // 服务器监听的端口号
    private int port;

    public NettyServer(int port) {
        this.port = port;
    }

    /**
     * 启动Netty服务器
     * @throws InterruptedException
     */
    public void run() throws InterruptedException {
        // 创建boss线程组和worker线程组
        // bossGroup 用于监听客户端的连接请求，将连接请求发送给 workerGroup 进行处理
        NioEventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        // workerGroup 用于处理客户端连接的数据读写
        NioEventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            // 创建 ServerBootstrap 对象，用于启动 Netty 服务器
            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
            // 绑定线程池事件组
            serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    // 通道初始化回调函数，在启动的时候可以自动调用
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                            // 添加消息处理器
                            pipeline.addLast(new NettyServerHandler());
                        }
                    });

            // 绑定端口，开始接收客户端请求
            ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(port).sync();

            System.out.println("Netty服务器监听端口："+port);

            // 等待服务端监听端口关闭
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            //释放线程组资源
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 创建服务器对象，监听端口号为 8888
        NettyServer server = new NettyServer(8888);
        System.out.println("============Netty服务器启动...=============");
        // 启动服务器
        server.run();
        System.out.println("============Netty服务器停止...=============");
    }
}

NettyServerHandler：服务器的消息处理器，用于处理各种事件

/**
 * <p>Date: 2023/5/14 10:30</p>
 * <p>Author: fighter3</p>
 * <p>Description: Netty服务器消息处理器</p>
 */
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    /**
     * 当客户端上线的时候会触发这个方法
     * @param ctx
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        String message="你好，靓仔！";
        ByteBuf hello = Unpooled.copiedBuffer(message, CharsetUtil.UTF_8);
        // 发送消息
        ctx.writeAndFlush(hello);
    }

    /**
     *当 Channel 中有来自客户端的数据时就会触发这个方法
     */
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
        System.out.println("客户端发来的消息：" + buf.toString(CharsetUtil.UTF_8)); // 接收消息并打印输出
    }

    /**
     * 当有异常时触发这个方法
     */
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

NettyClient：使用Netty的客户端，通过ip和端口连接服务端

/**
 * <p>Date: 2023/5/14 10:32</p>
 * <p>Author: fighter3</p>
 * <p>Description: Netty客户端Demo</p>
 */
public class NettyClient {
    // 服务器 IP
    private String host;
    // 服务器监听的端口号
    private int port;

    public NettyClient(String host, int port) {
        this.host = host;
        this.port = port;
    }

    /**
     * 启动 Netty 客户端
     */
    public void run() throws InterruptedException {
        // 创建事件循环组
        NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        try {
            // 创建 Bootstrap 对象
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
            // 配置 Bootstrap 对象
            // 设置线程组
            bootstrap.group(group)
                    // 设置客户端通信的通道类型为NIO类型
                    .channel(NioSocketChannel.class)
                    .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        // 通道初始化回调函数，在启动的时候可以自动调用
                        @Override
                        public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            // 添加消息处理器
                            ch.pipeline().addLast(new NettyClientHandler());
                        }
                    });
            // 连接服务器，异步等待连接成功
            ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect(host, port).sync();
            System.out.println("===========Netty客户端连接服务端=========");

            // 等待客户端连接关闭
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            //释放资源
            group.shutdownGracefully();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
       // 创建客户端对象，并连接到服务器
        NettyClient client = new NettyClient("127.0.0.1", 8888);
        // 启动客户端，开始发送消息
        client.run();
    }
}

NettyClientHandler：Netty客户端处理器，用于处各种事件

/**
 * <p>Date: 2023/5/14 10:33</p>
 * <p>Author: fighter3</p>
 * <p>Description: Netty客户端处理器</p>
 */
public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    /**
     * 当 Channel 准备就绪时就会触发这个方法
     */
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        String message="大佬，带带我！";
        ByteBuf hello = Unpooled.copiedBuffer(message, CharsetUtil.UTF_8);
        // 发送消息
        ctx.writeAndFlush(hello);
    }

    /**
     * 当 Channel 中有来自服务器的数据时就会触发这个方法
     */
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
        System.out.println("服务端发来的消息：" + buf.toString(CharsetUtil.UTF_8)); // 接收消息并打印输出
    }

    /**
     * 发生异常就会触发这个方法
     */
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

运行一下：先启动NettyServer，再启动NettyClient，看下运行结果

============Netty服务器启动...=============
Netty服务器监听端口：8888
客户端发来的消息：大佬，带带我！

===========Netty客户端连接服务端=========
服务端发来的消息：你好，靓仔！

好了，一个简单的Netty入门Demo就写完了，Netty是一个双工通信的网络框架，可以看到，服务端和客户端，流程基本上一致，主要包括这么几个步骤：

创建事件循环组和相关对象，用于监听和处理网络事件；
配置 Netty 服务器或客户端的启动参数，包括线程组、通道类型、TCP 参数等；
给服务器或客户端的 ChannelPipeline 添加各种 ChannelHandler，用于处理不同的网络事件；
绑定端口启动服务器或连接服务器；
等待服务器或客户端连接关闭，释放相关资源。

服务器&客户端初始化启动流程

虽然这个Demo比较简单，但其实已经用到了Netty里几个比较关键的组件：

ByteBuf：Netty 的字节容器，类似于 Java 的 ByteBuffer，但是提供了更加强大、简便且安全的 API，用于在网络中传递二进制数据；
EventLoopGroup：Netty 的事件循环组，用于管理和调度连接到服务器或者从服务器连接出去的所有 Channel 上的事件循环；
ServerBootstrap：Netty 的服务器启动类，用于启动和配置一个 TCP/IP 服务器；
Bootstrap：Netty 的客户端启动类，用于启动和配置一个 TCP/IP 客户端；
Channel：Netty 的核心概念，用于表示一个通信通道，可以读取和写入数据；
ChannelPipeline：Netty 的 Channel 处理器，用于在传入的数据上执行一组 ChannelHandler；
ChannelHandler：Netty 的核心组件，用于处理各种通信事件，例如读取数据、写数据、建立连接等；

Netty的重要组件

后续，我们还会和这些组件打更多的交道。

好了，那么这期内容就到这了，这期里我们初步了解了Netty，包括什么是Netty、Netty现状、Netty的应用，还写了一个简单的Demo。下一期，我们继续深入了解Netty，敬请期待。

参考：

[1].https://netty.io/

[2].《Netty权威指南》

[3]. 《Netty核心原理剖析与RPC实践》