上文《BIO、NIO、IO多路复用模型详细介绍&Java NIO 网络编程》介绍了几种IO模型以及Java NIO,了解了在网络编程时使用哪种模型可以提高系统性能及效率。即使Java NIO可以帮助开发人员编写和维护网络应用程序,但由于其复杂性以及bug问题,还是诞生很多强大和流行的网络编程框架,比如Netty、Undertow、Grizzly,在平时的开发中大家更倾向于选择这些框架进行开发,而在我们学习和理解网络编程的底层原理时,使用Java NIO可以更加直接和深入地了解底层操作。本文对 Netty 进行简单介绍,并通过 Netty 实现一个HTTP服务器。
Netty是一个基于Java的高性能网络应用框架,它封装了Java NIO的复杂性,提供了简单而强大的网络编程API,使得开发者能够更方便地构建高性能、可伸缩的网络应用程序。所以说学习Netty前先理解一下Java NIO是很有必要的,不然云里雾里的。
使用Netty能有多强大呢?包括但不限于以下几点:
总的来说,在开发网络应用程序时使用Netty能够更专注于业务逻辑。下图为Netty所支持的功能
为了进一步了解Netty,这里介绍一下Netty的前世今生。
目前有很多知名的项目都选用了Netty作为网络通信的基础,比如知名的RPC框架Dubbo、gRPC,消息队列Kafka、RocketMQ,搜索引擎Elasticsearch等,所以当学习了解这些项目时,Netty会作为一个加分项。
因为Netty是基于Java NIO封装的,更加的抽象,要使用Netty进行开发,必须要熟悉Netty中的几个核心组件,下面一一介绍:
下面以HTTP协议为例,用Netty编写一个HTTP服务器。在这之前,我们先用上篇文章的NIOServer接收一下浏览器的请求,大概是这样的:
GET / HTTP/1.1
Host: localhost:8888
Connection: keep-alive
sec-ch-ua: "Google Chrome";v="111", "Not(A:Brand";v="8", "Chromium";v="111"
sec-ch-ua-mobile: ?0
sec-ch-ua-platform: "macOS"
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_15_7) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/111.0.0.0 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.7
Sec-Fetch-Site: none
Sec-Fetch-Mode: navigate
Sec-Fetch-User: ?1
Sec-Fetch-Dest: document
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
可以看到接收到了一个HTTP请求的报文数据,有请求行、请求头和请求主体,这时候也能看到浏览器返回的响应是:ERR_INVALID_HTTP_RESPONSE
,发送的响应无效。为什么?这是因为NIOServer中的输出格式HTTP协议不认识。
所以如果使用Java NIO实现一个HTTP服务器,需要处理很多的工作,但是如果用Netty实现一个HTTP服务器非常简单,直接上代码:
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.http.*;
import io.netty.handler.logging.LogLevel;
import io.netty.handler.logging.LoggingHandler;
import io.netty.util.CharsetUtil;
import java.util.List;
import java.util.Map;
public class HttpServer {
private final int port;
public HttpServer(int port) {
this.port = port;
}
public void start() throws Exception {
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
b.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class).handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO)).childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline p = ch.pipeline();
//将原始的HTTP请求和响应数据进行编解码
p.addLast(new HttpServerCodec());
//将HTTP请求或响应的多个部分合并成一个完整的消息
p.addLast(new HttpObjectAggregator(65536));
p.addLast(new SimpleChannelInboundHandler<FullHttpRequest>() {
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest request) {
//查询URI中的参数:
QueryStringDecoder decoder = new QueryStringDecoder(request.uri());
Map<String, List<String>> params = decoder.parameters();
System.out.println(params);
ByteBuf content = request.content();
//请求主体中的参数
String requestBody = content.toString(CharsetUtil.UTF_8);
System.out.println(requestBody);
String responseContent = "你好, Netty!";
FullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(request.protocolVersion(), HttpResponseStatus.OK, Unpooled.wrappedBuffer(responseContent.getBytes()));
response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_TYPE, HttpHeaderValues.TEXT_HTML + ";charset=utf-8");
response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_LENGTH, response.content().readableBytes());
ctx.writeAndFlush(response).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
}
});
}
});
ChannelFuture f = b.bind(port).sync();
f.channel().closeFuture().sync();
} finally {
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
int port = 8080;
HttpServer server = new HttpServer(port);
System.out.println("Server started on port " + port);
server.start();
}
}
运行这个示例后,你可以使用浏览器或者其他工具发送HTTP请求到 http://localhost:8080 ,一个HTTP服务器就诞生了,非常简单。接下来对代码进行讲解:
代码中的b.group(bossGroup, workerGroup)
意思是有两个线程组会去处理服务器中的IO事件,bossGroup
只用一个线程来专门负责监听服务端的端口,接收客户端连接请求,并将连接分配给 workerGroup
中的 EventLoop 进行处理;workerGroup
负责处理已接收的连接的 I/O 事件,将请求解码、处理业务逻辑以及发送响应等操作都交给 EventLoop 来处理。这个是典型的主从Reactor模式,通过将连接的接收和处理分离到不同的线程池中,可以提高网络应用程序的性能,模型如下。
NioServerSocketChannel
是指定服务器的Channel类型,还有NioDatagramChannel等类型,取决于应用场景。
.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
是为bossGroup指定一个通道处理器,记录进出 Channel 的数据流,将相关信息打印到日志中,便于排查。
.childHandler()
则是为workerGroup
中的EventLoop配置处理器,比如请求解码、处理业务逻辑以及发送响应。ChannelPipeline
就是添加具体的通道处理器,代码中的HttpServerCodec
、HttpObjectAggregator
处理器都是用来处理HTTP请求的编解码,SimpleChannelInboundHandler
则是拿到经过多个处理器的数据流后进行业务逻辑及响应。
Netty是一个非常优秀的、强大的、高性能的网络通信框架,在这个互联网飞速发展的时代,我们需要了解并且使用像这样的优秀的框架,帮助我们快速开发应用,在使用它的同时要知其原理,也可以在业务中进行创新,就像Dubbo、gRPC、Zookeeper一样采用Netty成为与其一样优秀的框架。
原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。
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