什么是Netty
- 高性能事件驅動、異步非阻塞；基于Netty可以建立高性能的HTTP服務器。
- 基于NIO的客戶端，服務器端編程框架；可以快速簡單開發網絡應用，比如TCP/UDP的socket網絡開發。
- 穩定性和伸縮性
Netty使用場景
- 高性能領域
- 多線程并發領域
- 異步通信領域
BIO通信
- 一個線程負責連接
- 一請求一應答
- 缺乏彈性伸縮能力
BIO通信模型
偽異步IO通信
- 線程池負責連接
- M請求N應答
- 線程池阻塞
偽異步IO通信模型
NIO通信
- 緩沖區Buffer
- 通道Channel
- 多路復用器Selector
AIO通信
- 連接注冊讀寫事件和回調函數
- 讀寫方法異步
- 主動通知程序
四種IO對比
- 客戶端個數
- IO類型（按順序依次為：阻塞同步IO、阻塞同步IO、非阻塞同步IO、非阻塞異步IO）
- API使用難度
- 調試難度
- 可靠性
- 吞吐量
原生NIO的缺陷
- 類庫和API繁雜
- 工作量和難度大
- 入門門檻高
- JDK NIO存在bug
Netty的優勢
- API簡單
- 性能高
- 入門門檻低
- 成熟、穩定
WebSocket入門
什么是WebSocket？
- H5協議規范
- 握手機制
- 解決客戶端與服務端實時通信而產生的技術
WebSocket的優點
- 節省通信開銷
- 服務器主動傳送數據給客戶端
- 實時通信
WebSocket建立連接
- 客戶端發起握手請求
- 服務端響應請求
- 連接建立
WebSocket生命周期
- 打開事件
- 消息事件
- 錯誤事件
- 關閉事件
WebSocket連接關閉
- 服務器關閉底層TCP連接
- 客戶端發起TCP Close
Netty實現WebSocket通信案例
服務端
import io.netty.channel.group.ChannelGroup;
import io.netty.channel.group.DefaultChannelGroup;
import io.netty.util.concurrent.GlobalEventExecutor;
/**
* 存儲整個工程的全局配置
* @author liuyazhuang
*
*/
public class NettyConfig {
/**
* 存儲每一個客戶端接入進來時的channel對象
*/
public static ChannelGroup group = new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE);
}
import java.util.Date;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelFutureListener;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.handler.codec.http.DefaultFullHttpResponse;
import io.netty.handler.codec.http.FullHttpRequest;
import io.netty.handler.codec.http.HttpResponseStatus;
import io.netty.handler.codec.http.HttpVersion;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.CloseWebSocketFrame;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.PingWebSocketFrame;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.PongWebSocketFrame;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.TextWebSocketFrame;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.WebSocketFrame;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.WebSocketServerHandshaker;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.WebSocketServerHandshakerFactory;
import io.netty.util.CharsetUtil;
/**
* 接收/處理/響應客戶端websocket請求的核心業務處理類
* @author liuyazhuang
*
*/
public class MyWebSocketHandler extends SimpleChannelInboundHandler<Object> {
private WebSocketServerHandshaker handshaker;
private static final String WEB_SOCKET_URL = "ws://localhost:8888/websocket";
// 客戶端與服務端創建連接的時候調用
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
NettyConfig.group.add(ctx.channel());
System.out.println("客戶端與服務端連接開啟...");
}
// 客戶端與服務端斷開連接的時候調用
@Override
public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
NettyConfig.group.remove(ctx.channel());
System.out.println("客戶端與服務端連接關閉...");
}
// 服務端接收客戶端發送過來的數據結束之后調用
@Override
public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
ctx.flush();
}
// 工程出現異常的時候調用
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
cause.printStackTrace();
ctx.close();
}
// 服務端處理客戶端websocket請求的核心方法
@Override
protected void messageReceived(ChannelHandlerContext context, Object msg) throws Exception {
// 處理客戶端向服務端發起http握手請求的業務
if (msg instanceof FullHttpRequest) {
handHttpRequest(context, (FullHttpRequest)msg);
}else if (msg instanceof WebSocketFrame) { //處理websocket連接業務
handWebsocketFrame(context, (WebSocketFrame)msg);
}
}
/**
* 處理客戶端與服務端之前的websocket業務
* @param ctx
* @param frame
*/
private void handWebsocketFrame(ChannelHandlerContext ctx, WebSocketFrame frame){
// 判斷是否是關閉websocket的指令
if (frame instanceof CloseWebSocketFrame) {
handshaker.close(ctx.channel(), (CloseWebSocketFrame)frame.retain());
}
// 判斷是否是ping消息
if (frame instanceof PingWebSocketFrame) {
ctx.channel().write(new PongWebSocketFrame(frame.content().retain()));
return;
}
// 判斷是否是二進制消息，如果是二進制消息，拋出異常
if( ! (frame instanceof TextWebSocketFrame) ){
System.out.println("目前我們不支持二進制消息");
throw new RuntimeException("【"+this.getClass().getName()+"】不支持消息");
}
// 返回應答消息
// 獲取客戶端向服務端發送的消息
String request = ((TextWebSocketFrame) frame).text();
System.out.println("服務端收到客戶端的消息====>>>" + request);
TextWebSocketFrame tws = new TextWebSocketFrame(new Date().toString()
+ ctx.channel().id()
+ " ===>>> "
+ request);
// 群發，服務端向每個連接上來的客戶端群發消息
NettyConfig.group.writeAndFlush(tws);
}
/**
* 處理客戶端向服務端發起http握手請求的業務
* @param ctx
* @param req
*/
private void handHttpRequest(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest req){
if (!req.getDecoderResult().isSuccess()
|| ! ("websocket".equals(req.headers().get("Upgrade")))) {
sendHttpResponse(ctx, req,
new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.BAD_REQUEST));
return;
}
WebSocketServerHandshakerFactory wsFactory = new WebSocketServerHandshakerFactory(
WEB_SOCKET_URL, null, false);
handshaker = wsFactory.newHandshaker(req);
if (handshaker == null) {
WebSocketServerHandshakerFactory.sendUnsupportedWebSocketVersionResponse(ctx.channel());
}else{
handshaker.handshake(ctx.channel(), req);
}
}
/**
* 服務端向客戶端響應消息
* @param ctx
* @param req
* @param res
*/
private void sendHttpResponse(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest req,
DefaultFullHttpResponse res){
if (res.getStatus().code() != 200) {
ByteBuf buf = Unpooled.copiedBuffer(res.getStatus().toString(), CharsetUtil.UTF_8);
res.content().writeBytes(buf);
buf.release();
}
// 服務端向客戶端發送數據
ChannelFuture f = ctx.channel().writeAndFlush(res);
if (res.getStatus().code() != 200) {
f.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
}
}
}
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.handler.codec.http.HttpObjectAggregator;
import io.netty.handler.codec.http.HttpServerCodec;
import io.netty.handler.stream.ChunkedWriteHandler;
/**
* 初始化連接時候的各個組件
* @author liuyazhuang
*
*/
public class MyWebSocketChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel e) throws Exception {
e.pipeline().addLast("http-codec", new HttpServerCodec());
e.pipeline().addLast("aggregator", new HttpObjectAggregator(65536));
e.pipeline().addLast("http-chunked", new ChunkedWriteHandler());
e.pipeline().addLast("handler", new MyWebSocketHandler());
}
}
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
/**
* 程序的入口，負責啟動應用
* @author liuyazhuang
*
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) {
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
b.group(bossGroup, workGroup);
b.channel(NioServerSocketChannel.class);
b.childHandler(new MyWebSocketChannelHandler());
System.out.println("服務端開啟等待客戶端連接....");
Channel ch = b.bind(8888).sync().channel();
ch.closeFuture().sync();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally{
//優雅的退出程序
bossGroup.shutdownGracefully();
workGroup.shutdownGracefully();
}
}
}
客戶端
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset = utf-8"/>
<title>WebSocket客戶端</title>
<script type="text/javascript">
var socket;
if(!window.WebSocket){
window.WebSocket = window.MozWebSocket;
}
if(window.WebSocket){
socket = new WebSocket("ws://localhost:8888/websocket");
socket.onmessage = function(event){
var ta = document.getElementById('responseContent');
ta.value += event.data + "\r\n";
};
socket.onopen = function(event){
var ta = document.getElementById('responseContent');
ta.value = "你當前的瀏覽器支持WebSocket,請進行后續操作\r\n";
};
socket.onclose = function(event){
var ta = document.getElementById('responseContent');
ta.value = "";
ta.value = "WebSocket連接已經關閉\r\n";
};
}else{
alert("您的瀏覽器不支持WebSocket");
}
function send(message){
if(!window.WebSocket){
return;
}
if(socket.readyState == WebSocket.OPEN){
socket.send(message);
}else{
alert("WebSocket連接沒有建立成功！！");
}
}
</script>
</head>
<body>
<form onSubmit="return false;">
<input type = "text" name = "message" value = ""/>
<br/><br/>
<input type = "button" value = "發送WebSocket請求消息" onClick = "send(this.form.message.value)"/>
<hr color="red"/>
<h2>客戶端接收到服務端返回的應答消息</h2>
<textarea id = "responseContent" style = "width:1024px; height:300px"></textarea>
</form>
</body>
</html>
