从一个Demo开始，揭开Netty的神秘面纱

上一篇文章我们对于I/O多路复用、Java NIO包 和 Netty 的关系有了全面的认识。

到目前为止，我们已经从I/O模型出发，逐步接触到了Netty框架。这个过程中，基本解答了Netty是什么、为什么使用Netty等前置问题。给我们学习Netty提供了最原始的背景知识。

有了这些做基础，下面我们可以开始慢慢去揭开Netty的神秘面纱了。

本文预计阅读时间约 5分钟，将重点围绕以下几个问题展开：

• 如何用Netty编写一个Server端服务Demo
• 从Demo看Netty的逻辑架构，初识各个组件

1.编写一个Server端Demo

 

1.1 基于主从Reactor模式的Demo实现

如果从来没用过Netty，那么了解一下用Netty编写的Server端Demo是必不可少的。

还记得我们上一篇说的 “主从Reactor模式” 吗?可以构建两个 Reactor，主 Reactor 单独监听server socket，accept新连接，然后将建立的 SocketChannel 注册给指定的从 Reactor，从Reactor再执行事件的读写、分发，把业务处理就扔给worker线程池完成。

我们就按照这个模式，用Netty编写一个服务端程序吧。

直接上代码!

一个简单的自定义ChannelHandler类，用来自定义业务处理逻辑：

一个包含Bootstrap的服务端启动类：

1. public class EchoServer { 
2.     private int port; 
3.  
4.     public EchoServer(int port) { 
5.         this.port = port; 
6.     } 
7.  
8.     public static void main(String[] args) throws Exception { 
9.         new EchoServer(8833).start(); 
10.     } 
11.  
12.     public void start() throws Exception { 
13.         //1.Reactor模型的主、从多线程 
14.         EventLoopGroup mainGroup = new NioEventLoopGroup(); 
15.         EventLoopGroup childGroup = new NioEventLoopGroup(); 
16.  
17.         try { 
18.             //2.构造引导器实例ServerBootstrap 
19.             ServerBootstrap b = new ServerBootstrap(); 
20.             b.group(mainGroup, childGroup) 
21.                     .channel(NioServerSocketChannel.class) //2.1 设置NIO的channel 
22.                     .localAddress(new InetSocketAddress(port)) //2.2 配置本地监听端口 
23.                     .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { //2.3 初始化channel的时候，配置Handler 
24.                         @Override 
25.                         protected void initChannel(final SocketChannel socketChannel) { 
26.                             socketChannel.pipeline() 
27.                                     .addLast("codec", new HttpServerCodec()) 
28.                                     .addLast("compressor", new HttpContentCompressor()) 
29.                                     .addLast("aggregator", new HttpObjectAggregator(65536)) 
30.                                     .addLast("handler", new EchoServerHandler()); //2.4 加入自定义业务逻辑ChannelHandler 
31.                         } 
32.                     }); 
33.             ChannelFuture f = b.bind().sync(); //3.启动监听 
34.             System.out.println("Http Server started， Listening on " + port); 
35.             f.channel().closeFuture().sync(); 
36.         } finally { 
37.             mainGroup.shutdownGracefully().sync(); 
38.             childGroup.shutdownGracefully().sync(); 
39.         } 
40.     } 
41. } 

启动后，通过curl调用，得到响应。

Demo完成了!

对于之前觉得用Java NIO包实现起来很复杂的的 “主从Reactor模式” ，用Netty简简单单就完成了。

只需要创建两个EventLoopGroup，然后绑定到引导器ServerBootstrap上就好了.

mainGroup 是主 Reactor，childGroup 是从 Reactor。它们分别使用不同的 NioEventLoopGroup，主 Reactor 负责处理 Accept，然后把 Channel 注册到从 Reactor 上，从 Reactor 主要负责 Channel 生命周期内的所有 I/O 事件。

1.2 Demo分析

从上面的Demo代码可以看出，对于所有用Netty编写的服务端程序，至少需要两个部分：

• 至少一个ChannelHandler
• Bootstrapping

1)ChannelHandler

这个组件用来实现对客户端发送过来的数据进行处理，可能包括编解码、自定义业务逻辑处理等等。

对于ChannelHandler来说，有非常多的实现。在Demo中我们简单使用了几个Netty自带的Handler，包括HttpServerCodec、HttpContentCompressor、HttpObjectAggregator，也使用了一个自定义的EchoServerHandler。

可以看到，对于Handler的使用，是非常重要也是非常方便的一个环节。我们会在以后的文章中详细展开。

2)Bootstrapping

启动代码部分。用来配置服务端的启动参数，包括监听端口、服务端线程池配置、网络连接属性配置、ChannelHandler配置等等。

结合Demo来看，主要分为这几个步骤：

• 创建一个ServerBootstrap实例，用来引导启动。
• 创建一个(当我们使用主从Reactor模式时，需要创建两个)NioEventLoopGroup实例来处理事件， 比如接受一个新的客户端连接、读写数据等。
• 指定一个端口，用来作为服务端的监听端口。
• 使用一系列channelHandler来初始化每个Channel，包括自定义业务逻辑实现的channelHandler。
• 调用ServerBootstrap.bind() 来真正触发启动。

2. Netty的逻辑架构

 

通过上面的Demo演示，我们对 Netty 的使用已经有了一个大概的印象。

下面，我们根据Demo中使用的几个组件，一起梳理一下 Netty 的逻辑架构。

结合我们的Demo和这个逻辑架构图，我们梳理下各个组件的流转过程：

• 服务端利用ServerBootstrap进行启动引导，绑定监听端口
• 启动初始化时有 main EventLoopGroup 和 child EventLoopGroup 两个组件，其中 main EventLoopGroup负责监听网络连接事件。当有新的网络连接时，就将 Channel 注册到 child EventLoopGroup。
• child EventLoopGroup 会被分配一个 EventLoop 负责处理该 Channel 的读写事件。
• 当客户端发起 I/O 读写事件时，服务端 EventLoop 会进行数据的读取，然后通过 ChannelPipeline 依次有序触发各种ChannelHandler进行数据处理。
• 客户端数据会被依次传递到 ChannelPipeline 的 ChannelInboundHandler 中，在一个handler中处理完后就会传入下一个handler。
• 当数据写回客户端时，会将处理结果依次传递到 ChannelPipeline 的 ChannelOutboundHandler 中，在一个handler中处理完后就会传入下一个handler，最后返回客户端。

以上便是 Netty 各个组件的逻辑架构，我们暂时只需要了解个大致框架即可，后面我们会详细介绍各个组件。

有几个比较常见的问题在这里总结下：

1)什么是Channel

Channel 的字面意思是“通道”，它是网络通信的载体，提供了基本的 API 用于网络 I/O 操作，如 register、bind、connect、read、write、flush 等。

Netty 实现的 Channel 是以 JDK NIO Channel 为基础的，提供了更高层次的抽象，屏蔽了底层 Socket。

2)什么是ChannleHandler和ChannelPipeline

ChannelHandler实现对客户端发送过来的数据进行处理，可能包括编解码、自定义业务逻辑处理等等。

ChannelPipeline 负责组装各种 ChannelHandler，当 I/O 读写事件触发时，ChannelPipeline 会依次调用 ChannelHandler 列表对 Channel 的数据进行拦截和处理。

3)什么是EventLoopGroup?

EventLoopGroup 本质是一个线程池， 是 Netty Reactor 线程模型的具体实现方式，主要负责接收 I/O 请求，并分配线程执行处理请求。我们在demo中使用了它的实现类 NioEventLoopGroup，也是 Netty 中最被推荐使用的线程模型。

我们还通过构建main EventLoopGroup 和 child EventLoopGroup 实现了 “主从Reactor模式”。

4)EventLoopGroup、EventLoop、Channel有什么关系?

一个 EventLoopGroup 往往包含一个或者多个 EventLoop。

EventLoop 用于处理 Channel 生命周期内的所有 I/O 事件，如 accept、connect、read、write 等 I/O 事件。

EventLoop 同一时间会与一个线程绑定，每个 EventLoop 负责处理多个 Channel。

参考书目：

《Netty in Action》

【编辑推荐】https://mp.weixin.qq.com/s/7AxE5QMDnlR8gzilR8HajQ