Android開發之使用Netty進行Socket編程（一） 概括了一些
Socket、NIO的基本概念，下面正式介紹開發中使用到的Netty API以及在Android客戶端中如何使用Netty通過Socket與服務器交互。
1 Channel
A nexus to a network socket or a component which is capable of I/O operations such as read, write, connect, and bind.A channel provides a user:
- the current state of the channel (e.g. is it open? is it connected?),
- the configuration parameters of the channel (e.g. receive buffer size),
- the I/O operations that the channel supports (e.g. read, write, connect, and bind), and
- the ChannelPipeline which handles all I/O events and requests associated with the channel.
Java NIO中，Channel的作用類似于Java IO的Stream(實際上有所不同，參考上一篇文章）。文檔里也說的很清楚，在客戶端與服務端建立連接后，網絡IO操作是在Channel對象上進行的。
2 ChannelHandler
public interface ChannelHandler
Handles an I/O event or intercepts an I/O operation, and forwards it to its next handler in its ChannelPipeline
.
當客戶端與服務器建立起連接后，ChannelHandler的方法是被網絡event（這里的event是廣義的）觸發的，由ChannelHandler直接處理輸入輸出數據，并傳遞到管道中的下一個ChannelHandler中。
通過Channel或者ChannelHandlerContext發生的請求/響應event 就是在管道中ChannelHandler傳遞。
ChannelInboundHandler對從客戶端發往服務器的報文進行處理，一般用來執行解碼、讀取客戶端數據、進行業務處理等；ChannelOutboundHandler對從服務器發往客戶端的報文進行處理，一般用來進行編碼、發送報文到客戶端。
一般就是繼承ChannelInboundHandlerAdapter和ChannelOutboundHandlerAdapter，因為Adapter把定制(custom) ChannelHandler的麻煩減小到了最低，Adapter本身已經實現了基礎的數據處理邏輯（例如將event轉發到下一個handler），你可以只重寫那些你想要特別實現的方法。
示例：
/**
* Handles a server-side channel.
*/
public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter{ // (1)
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) { // (2)
ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
buf.readBytes(req);// (3)
String body = new String(req, "UTF-8");
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
// Close the connection when an exception is raised.
cause.printStackTrace();
ctx.close();
}
}
具體使用：
- 一般做法是繼承
ChannelInboundHandlerAdapter，這個類實現了ChannelHandler接口，ChannelHandler提供了許多事件處理的接口方法，然后你可以覆蓋這些方法。現在僅僅只需要繼承ChannelHandlerAdapter類而不是你自己去實現接口方法。 - 以上我們覆蓋了channelRead()事件處理方法。每當從客戶端收到新的數據時，這個方法會在收到消息時被調用，這個例子中，收到的消息的類型是ByteBuf。
- 和NIO一樣，讀取數據時，它是直接讀到緩沖區中；在寫入數據時，它也是寫入到緩沖區中。在TCP/IP中，NETTY會把讀到的數據放到ByteBuf的數據結構中。所以這里讀取在ByteBuf的信息，得到服務器返回的內容。
3 ChannelPipeline
public interface ChannelPipeline extends Iterable < Map.Entry < String , ChannelHandler >>
A list of ChannelHandler
s which handles or intercepts inbound events and outbound operations of a Channel
. ChannelPipeline
implements an advanced form of the Intercepting Filter pattern to give a user full control over how an event is handled and how the ChannelHandler
s in a pipeline interact with each other.
ChannelPipeline作為放置ChannelHandler的容器，采用了J2EE的 攔截過濾模式，用戶可以定義管道中的ChannelHandler以哪種規則去攔截并處理事件以及在管道中的ChannelHandler之間如何通信。每個Channel都有它自己的Pipeline，當一個新的Channel被創建時會自動被分配到一個Pipeline中。
ChannelHandler按如下步驟安裝到ChannelPipeline中：
- 一個ChannelInitializer接口實現被注冊到一個Bootstrap上:
bootstrap.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {//(1)
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));
pipeline.addLast(new LineBasedFrameDecoder(Integer.MAX_VALUE));
pipeline.addLast(nettyClientHandler);//自定義的ChannelInboundHandlerAdapter子類
}
});
注意：上面編碼器(encoders)，解碼器(decoders)，和ChannelInboundHandlerAdapter的子類都屬于ChannelHandler。
- 當
ChannelInitializer.initChannel()被調用時，這個ChannelInitializer會往管道(pipeline)中安裝定制的一組ChannelHandler - 然后這個ChannelInitializer把自己從ChannelPipeline中移除
4 NioEventLoopGroup
MultithreadEventLoopGroup
implementations which is used for NIO Selector
based Channel
s.
NioEventLoopGroup繼承了MultithreadEventLoopGroup，是用來處理NIO操作的多線程事件循環器，Netty提供了許多不同的EventLoopGroup的實現用來處理不同傳輸協議。
NioEventLoopGroup實際上就是個線程池，NioEventLoopGroup在后臺啟動了n個IO線程（NioEventLoop）來處理Channel事件，每一個NioEventLoop負責處理m個Channel，NioEventLoopGroup從NioEventLoop數組里挨個取出NioEventLoop來處理Channel（詳見《NioEventLoopGroup繼承層次結構》）。
相比于服務端，客戶端只需要創建一個EventLoopGroup，因為它不需要獨立的線程去監聽客戶端連接，而且Netty是異步事件驅動的NIO框架，它的連接和所有IO操作都是異步的，因此不需要創建單獨的連接線程。
5 Bootstrap
Bootstrap以及 ServerBootstrap類都繼承自 AbstractBootstrap。官方API文檔中的解釋是：
AbstractBootstrap
is a helper class that makes it easy to bootstrap a Channel
. It support method-chaining to provide an easy way to configure the AbstractBootstrap
.
Bootstrap中文翻譯就是引導程序，就是作為管理Channel的一個輔助類。可以通過“方法鏈”的代碼形式（類似Builder模式）去配置一個Bootstrap，創建Channel并發起請求。Bootstrap類為一個應用的網絡層配置提供了容器，客戶端通過它來jianjie。
示例：
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
bootstrap = new Bootstrap();
bootstrap.channel(NioSocketChannel.class)
.group(group);
.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {//(1)
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));
pipeline.addLast(new LineBasedFrameDecoder(Integer.MAX_VALUE));
pipeline.addLast(nettyClientHandler);//(2)
}
});
-
ChannelInitializer是一個特殊的
ChannelHandler類，作用是幫助使用者配置一個新的Channel。也許你想通過增加一些新的ChannelHandler子類來操作一個新的Channel或者通過其對應的ChannelPipeline來實現你的網絡程序。當你的程序變的復雜時，可能會增加更多的ChannelHandler子類到pipeline上。 - 每個Channel都有ChannelPipeline，在Channel的pipeline中加入handler，這里的ChannelHandler類經常會被用來處理一個最近的已經接收的Channel。所以這里的Channel已經不是NIO中的Channel了，她是netty的Channel。
6 建立連接并發起請求
public class NettyClient {
private Channel channel ;
public void connect(int port,String host){
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
try {//配置Bootstrap
Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
bootstrap.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));
pipeline.addLast(new LineBasedFrameDecoder(Integer.MAX_VALUE));
pipeline.addLast(new NettyClientHandler () );
}
});
//發起異步連接操作
ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect(host, port).sync();
channel = channelFuture.channel();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally{
//關閉，釋放線程資源
group.shutdownGracefully();
}
}
public void sendMessage(String msg){//連接成功后，通過Channel提供的接口進行IO操作
try {
if (channel != null && channel.isOpen()) {
channel.writeAndFlush(sendMsg).sync(); //(1)
Log.d(TAG, "send succeed " + sendMsg);
} else {
throw new Exception("channel is null | closed");
}
} catch (Exception e) {
sendReconnectMessage();
e.printStackTrace();
}
}
@Test
public void nettyClient(){
new NettyClient().connect(8989, "localhost");
}
}
- Channel 及ChannelHandlerContext對象提供了許多操作，能夠觸發各種各樣的I/O事件和操作。
write(Object)方法不會使消息寫入到Channel上，他被緩沖在了內部，你需要調用flush()方法來把緩沖區中數據強行輸出。或者可以用更簡潔的writeAndFlush(msg)以達到同樣的目的。
7 總結
簡而言之，在客戶端上使用Netty，業務流程如下：
- 構建Bootstrap，其中包括設置好ChannelHandler來處理將來接收到的數據。
- 由Boostrap發起連接。
- 連接成功建立后，得到一個ChannelFuture對象，代表了一個還沒有發生的I/O操作。這意味著任何一個請求操作都不會馬上被執行，因為在Netty里所有的操作都是異步的。
- 通過Channel對象的
writeAndFlush(Object msg)方法往服務端發送數據，接收到的數據 會在ChannelHandler的實現類中的channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg)中獲取到被讀到緩沖區的數據——(ByteBuf) msg。
8 問題
- TCP連接中，NETTY會把讀到的數據放到ByteBuf的數據結構中。基于流的傳輸并不是一個數據包隊列，而是一個字節隊列。即使服務器發送了2個獨立的消息，客戶端也不會作為2次消息處理而僅僅是作為一連串的字節進行讀取。因此這是不能保證你遠程寫入的數據就會準確地讀取。尤其是 服務器發回的消息長度 過長的時候，一次消息將有可能被拆分到不同的ByteBuf數據段中，很有可能需要多次讀取ByteBuf，才能把一個消息完整拿到。
解決方案：
ByteToMessageDecoder是ChannelHandler的一個實現類，他可以在處理數據拆分的問題上變得很簡單。
