java - （二）netty 心跳监测机制

1.心跳检测机制

1.1 定时断线重连

客户端断线重连机制

客户端数量多，且需要传递的数据量级较大。可以在周期性的发送数据的时候，使用。要求对数据的即时性不高的时候，才可使用。

优点：可以使用数据缓存。不是每条数据进行一次数据交互。可以定时回收资源，对资源利用率高。相对来说，即时性可以通过其他方式保证。如： 120秒自动断线。数据变化1000次请求服务器一次。300秒中自动发送不足1000次的变化数据。

对于长连接的程序断网重连几乎是程序的标配。断网重连具体可以分为两类:

CONNECT失败，需要重连

实现ChannelFutureListener 用来启动时监测是否连接成功，不成功的话重试

// 实现ChannelFutureListener 用来启动时监测是否连接成功，不成功的话重试//1.lambda 方式
private void doConnect() {Bootstrap b = ...;b.connect().addListener((ChannelFuture f) -> {if (!f.isSuccess()) {long nextRetryDelay = nextRetryDelay(...); // 延时多少重新发送连接请求f.channel().eventLoop().schedule(nextRetryDelay, ..., () -> {doConnect();});}});
}// 2.自定义类的方式
public class ConnectionListener implements ChannelFutureListener {private Client client;public ConnectionListener(Client client) {this.client = client;}@Overridepublic void operationComplete(ChannelFuture channelFuture) throws Exception {if (!channelFuture.isSuccess()) {System.out.println("Reconnect");//因为是建立网络连接所以可以共用EventLoopfinal EventLoop loop = channelFuture.channel().eventLoop();loop.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {client.createBootstrap(new Bootstrap(), loop);}}, 1L, TimeUnit.SECONDS);}}
}

程序运行过程中断网、远程强制关闭连接、收到错误包必须重连；

public class Client{public Bootstrap createBootstrap(Bootstrap bootstrap, EventLoopGroup eventLoop) {if (bootstrap != null) {final MyInboundHandler handler = new MyInboundHandler(this);bootstrap.group(eventLoop);bootstrap.channel(NioSocketChannel.class);bootstrap.option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);bootstrap.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {socketChannel.pipeline().addLast(handler);}});bootstrap.remoteAddress("localhost", 8888);bootstrap.connect().addListener(new ConnectionListener(this));}return bootstrap;}
}public class MyInboundHandler extends SimpleChannelInboundHandler {private Client client;public MyInboundHandler(Client client) {this.client = client;}// 和服务器断开连接时触发@Overridepublic void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {final EventLoop eventLoop = ctx.channel().eventLoop();eventLoop.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {client.createBootstrap(new Bootstrap(), eventLoop);}}, 1L, TimeUnit.SECONDS);super.channelInactive(ctx);}}

1.2 心跳监测

使用定时发送消息的方式，实现硬件检测，达到心态检测的目的。

心跳监测是用于检测电脑硬件和软件信息的一种技术。如：CPU使用率，磁盘使用率，内存使用率，进程情况，线程情况等。

Netty提供的心跳检测机制分为三种：

读空闲，链路持续时间t没有读取到任何消息；
写空闲，链路持续时间t没有发送任何消息；
读写空闲，链路持续时间t没有接收或者发送任何消息；

心跳检测机制分为三个层面：

TCP层面的心跳检测，即TCP的Keep-Alive机制，它的作用域是整个TCP协议栈；
协议层的心跳检测，主要存在于长连接协议中。例如SMPP协议；
应用层的心跳检测，它主要由各业务产品通过约定方式定时给对方发送心跳消息实现。

public class MyServer {public static void main(String[] args) throws Exception {//创建两个线程组EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);//8个NioEventLoopEventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();try {ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup);serverBootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class);serverBootstrap.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO));serverBootstrap.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();//加入一个netty 提供 IdleStateHandler
//                    说明
//                    1. IdleStateHandler 是netty 提供的处理空闲状态的处理器
//                    2. long readerIdleTime : 表示多长时间没有读, 就会发送一个心跳检测包检测是否连接
//                    3. long writerIdleTime : 表示多长时间没有写, 就会发送一个心跳检测包检测是否连接
//                    4. long allIdleTime : 表示多长时间没有读写, 就会发送一个心跳检测包检测是否连接
//
//                    5. 文档说明
//                    triggers an {@link IdleStateEvent} when a {@link Channel} has not performed
// * read, write, or both operation for a while.
// *                  6. 当 IdleStateEvent 触发后 , 就会传递给管道 的下一个handler去处理
// *                  通过调用(触发)下一个handler 的 userEventTiggered , 在该方法中去处理 IdleStateEvent(读空闲，写空闲，读写空闲)pipeline.addLast(new IdleStateHandler(7000, 7000, 10, TimeUnit.SECONDS));//加入一个对空闲检测进一步处理的handler(自定义)pipeline.addLast(new MyServerHandler());}});//启动服务器ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(7000).sync();channelFuture.channel().closeFuture().sync();} finally {bossGroup.shutdownGracefully();workerGroup.shutdownGracefully();}}
}

public class MyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {/*** @param ctx 上下文* @param evt 事件* @throws Exception*/@Overridepublic void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {if (evt instanceof IdleStateEvent) {//将  evt 向下转型 IdleStateEventIdleStateEvent event = (IdleStateEvent) evt;String eventType = null;switch (event.state()) {case READER_IDLE:eventType = "读空闲";break;case WRITER_IDLE:eventType = "写空闲";break;case ALL_IDLE:eventType = "读写空闲";break;default:throw new IllegalStateException("Unexpected value: " + event.state());}System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() + "--超时时间--" + eventType);System.out.println("服务器做相应处理..");//如果发生空闲，我们关闭通道// ctx.channel().close();}}
}

2.Netty 通过WebSocket 编程实现服务器和客户端长连接

2.1 要求

要求：

实现计语 webSocket 的长连接的全双工的交互
改变 Http 协议多次请求的约束，实现长连接，服务器可以主动发送消息给浏览器
客户端浏览器和服务端会相互感知，比如服务器关闭了，浏览器会感知，同样浏览器关闭了，服务器会感知

2.2 代码

public class MyServer {public static void main(String[] args) throws Exception {//创建两个线程组EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);//8个NioEventLoopEventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();try {ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup);serverBootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class);serverBootstrap.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO));serverBootstrap.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();//因为基于http协议，使用http的编码和解码器pipeline.addLast(new HttpServerCodec());//是以块方式写，添加ChunkedWriteHandler处理器pipeline.addLast(new ChunkedWriteHandler());/*说明1. http数据在传输过程中是分段, HttpObjectAggregator ，就是可以将多个段聚合2. 这就是为什么，当浏览器发送大量数据时，就会发出多次http请求*/pipeline.addLast(new HttpObjectAggregator(8192));/*说明1. 对应websocket ，它的数据是以 帧(frame) 形式传递2. 可以看到WebSocketFrame 下面有六个子类3. 浏览器请求时 ws://localhost:7000/hello 表示请求的uri4. WebSocketServerProtocolHandler 核心功能是将 http协议升级为 ws协议 , 保持长连接5. 是通过一个 状态码 101*/pipeline.addLast(new WebSocketServerProtocolHandler("/hello2"));//自定义的handler ，处理业务逻辑pipeline.addLast(new MyTextWebSocketFrameHandler());}});//启动服务器ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(7000).sync();channelFuture.channel().closeFuture().sync();} finally {bossGroup.shutdownGracefully();workerGroup.shutdownGracefully();}}
}

/*** 这里 TextWebSocketFrame 类型，表示一个文本帧(frame)** @author Administrator*/
public class MyTextWebSocketFrameHandler extends SimpleChannelInboundHandler<TextWebSocketFrame> {@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame msg) throws Exception {System.out.println("服务器收到消息 " + msg.text());//回复消息ctx.channel().writeAndFlush(new TextWebSocketFrame("服务器时间" + LocalDateTime.now() + " " + msg.text()));}/*** 当web客户端连接后， 触发方法*/@Overridepublic void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//id 表示唯一的值，LongText 是唯一的 ShortText 不是唯一System.out.println("handlerAdded 被调用" + ctx.channel().id().asLongText());System.out.println("handlerAdded 被调用" + ctx.channel().id().asShortText());}@Overridepublic void handlerRemoved(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {System.out.println("handlerRemoved 被调用" + ctx.channel().id().asLongText());}@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {System.out.println("异常发生 " + cause.getMessage());//关闭连接ctx.close();}
}

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>Title</title>
</head>
<body>
<script>var socket;//判断当前浏览器是否支持websocketif(window.WebSocket) {//go onsocket = new WebSocket("ws://localhost:7000/hello2");//相当于channelReado, ev 收到服务器端回送的消息socket.onmessage = function (ev) {var rt = document.getElementById("responseText");rt.value = rt.value + "\n" + ev.data;}//相当于连接开启(感知到连接开启)socket.onopen = function (ev) {var rt = document.getElementById("responseText");rt.value = "连接开启了.."}//相当于连接关闭(感知到连接关闭)socket.onclose = function (ev) {var rt = document.getElementById("responseText");rt.value = rt.value + "\n" + "连接关闭了.."}} else {alert("当前浏览器不支持websocket")}//发送消息到服务器function send(message) {if(!window.socket) { //先判断socket是否创建好return;}if(socket.readyState == WebSocket.OPEN) {//通过socket 发送消息socket.send(message)} else {alert("连接没有开启");}}
</script><form onsubmit="return false"><textarea name="message" style="height: 300px; width: 300px"></textarea><input type="button" value="发生消息" onclick="send(this.form.message.value)"><textarea id="responseText" style="height: 300px; width: 300px"></textarea><input type="button" value="清空内容" onclick="document.getElementById('responseText').value=''"></form>
</body>
</html>

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