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Netty 源码解析(1):开始

Netty winrains 来源:javadoop 12个月前 (11-10) 56次浏览

本文又是一篇源码分析文章,其实除了 Doug Lea 的并发包源码,我是真不太爱写源码分析。因为要花非常多的时间,而且很多地方需要反复组织语言。
本文将介绍 Netty,Java 平台上使用最广泛的 NIO 包,它是对 JDK 中的 NIO 实现的一层封装,让我们能更方便地开发 NIO 程序。其实,Netty 不仅仅是 NIO 吧,但是,基本上大家都冲着 NIO 来的。
个人感觉国内对于 Netty 的吹嘘是有点过了,主要是很多人靠它吃饭,要么是搞培训的,要么是出书的,恨不得把 Netty 吹上天去,这种现象也是挺不好的,反而使得初学者觉得 Netty 是什么高深的技术一样。
Netty 的源码不是很简单,因为它比较多,而且各个类之间的关系错综复杂,很多人说它的源码很好,这点我觉得一般,真要说好代码,还得 Doug Lea 的并发源码比较漂亮,一行行都是精华,不过它们是不同类型的,也没什么好对比的。Netty 源码好就好在它的接口使用比较灵活,往往接口好用的框架,源码都不会太简单。
本文将立足于源码分析,所以读者需要先掌握 NIO 的基础知识,至少我之前写的 《Java NIO:Buffer、Channel 和 Selector》 中介绍的基础知识要清楚,如果读者已经对 Netty 有些了解,或者使用过,那就更好了。

  • 本文只介绍 TCP 相关的内容,Netty 对于其他协议的支持,不在本文的讨论范围内。
  • 和并发包的源码分析不一样,我不可能一行一行源码说,所以有些异常分支是会直接略过,除非我觉得需要介绍。
  • Netty 源码一直在更新,各版本之间有些差异,我是按照 2018-09-06 的最新版本 4.1.25.Final 来进行介绍的。

建议初学者在看完本文以后,可以去翻翻《Netty In Action》,网上也可以找到中文文字版的。

准备

学习源码,一开始肯定是准备环境。
我喜欢用 maven,也喜欢 Spring Boot,所以我一般先到 https://start.spring.io/ 准备一个最简单的脚手架。
10 秒搞定脚手架,然后就是导入到 Intellij 中,如果用新版本的 Spring Boot,可能还需要等待下载依赖,期间打开 https://mvnrepository.com/ 搜索马上要用到的 maven 依赖。
Netty 分为好些模块,有 netty-handlernetty-buffernetty-transportnetty-common 等等,也有一个 netty-all,它包含了所有的模块。
既然我们是源码分析,那么自然是用一个最简单的。netty-all 不是最好的选择,netty-example 才是:

<dependency>
   <groupId>io.netty</groupId>
   <artifactId>netty-example</artifactId>
   <version>4.1.25.Final</version>
</dependency>

它不仅可以解决我们的依赖,而且 example 里面的示例非常适合我们学习使用。

Echo 例子

Netty 作为 NIO 的库,自然既可以作为服务端接受请求,也可以作为客户端发起请求。使用 Netty 开发客户端或服务端都是非常简单的,Netty 做了很好的封装,我们通常只要开发一个或多个 handler 用来处理我们的自定义逻辑就可以了。
下面,我们来看一个经常会见到的例子,它叫 Echo,也就是回声,客户端传过去什么值,服务端原样返回什么值。

打开 netty-example 的源码,把 echo 包下面的代码复制出来玩一玩。

5

左边是服务端代码,右边是客户端代码。

上面的代码基本就是模板代码,每次使用都是这一个套路,唯一需要我们开发的部分是 handler(…) 和 childHandler(…) 方法中指定的各个 handler,如 EchoServerHandlerEchoClientHandler,当然 Netty 源码也给我们提供了很多的 handler,比如上面的 LoggingHandler,它就是 Netty 源码中为我们提供的,需要的时候直接拿过来用就好了。
我们先来看一下上述代码中涉及到的一些内容:

  • ServerBootstrap 类用于创建服务端实例,Bootstrap 用于创建客户端实例。
  • 两个 EventLoopGroup:bossGroup 和 workerGroup,它们涉及的是 Netty 的线程模型,可以看到服务端有两个 group,而客户端只有一个,它们就是 Netty 中的线程池。
  • Netty 中的 Channel,没有直接使用 Java 原生的 ServerSocketChannel 和 SocketChannel,而是包装了 NioServerSocketChannel 和 NioSocketChannel 与之对应。

    当然,也有对其他协议的支持,如支持 UDP 协议的 NioDatagramChannel,本文只关心 TCP 相关的。

  • 左边 handler(…) 方法指定了一个 handler(LoggingHandler),这个 handler 是给服务端收到新的请求的时候处理用的。右边 handler(…) 方法指定了客户端处理请求过程中需要使用的 handlers。

    如果你想在 EchoServer 中也指定多个 handler,也可以像右边的 EchoClient 一样使用 ChannelInitializer

  • 左边 childHandler(…) 指定了 childHandler,这边的 handlers 是给新创建的连接用的,我们知道服务端 ServerSocketChannel 在 accept 一个连接以后,需要创建 SocketChannel 的实例,childHandler(…) 中设置的 handler 就是用于处理新创建的 SocketChannel 的,而不是用来处理 ServerSocketChannel 实例的。
  • pipeline:handler 可以指定多个(需要上面的 ChannelInitializer 类辅助),它们会组成了一个 pipeline,它们其实就类似拦截器的概念,现在只要记住一点,每个 NioSocketChannel 或 NioServerSocketChannel 实例内部都会有一个 pipeline 实例。pipeline 中还涉及到 handler 的执行顺序。
  • ChannelFuture:这个涉及到 Netty 中的异步编程,和 JDK 中的 Future 接口类似。

对于不了解 Netty 的读者,也不要有什么压力,我会一一介绍它们,本文主要面向新手,我觉得比较难理解或比较重要的部分,会花比较大的篇幅来介绍清楚。
上面的源码中没有展示消息发送和消息接收的处理,此部分我会在介绍完上面的这些内容以后再进行介绍。
下面,将分块来介绍这些内容。鉴于读者对 NIO 或 Netty 的了解程度可能参差不齐,为了照顾初学者,很多地方需要啰嗦一些,所以希望读者一节一节往下看,对于自己熟悉的内容可以适当看快一些。

作者:javadoop

来源:https://www.javadoop.com/post/netty-part-1


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