Netty in action—第一个Netty应用

我们会通过Netty实现一个Echo服务器和客户端，客户端向服务器发送数据，服务器原样返回。
下图展示了这个Echo服务器的样子。

开始编写Echo Server:
所有的Netty 服务器都需要以下2个部分：

至少一个ChannelHandler - 实现了服务器处理接收到的数据
Bootstrap - 这是能配置服务器的启动代码

ChannelHandler和业务逻辑
因为Echo服务器会对输入的信息提供响应，它需要实现接口ChannelInboundHandler,这个接口为输入数据事件(inbound events)定义了处理函数。我们这个服务器只需要ChannelInboundHandler接口里面的一小部分方法，因此，只要继承ChannelInboundHandlerAdapter就够了，它提供了ChannelInboundHandler的一个默认实现。

我们感兴趣的是如下方法：

channelRead() - 只要有数据来就会触发
channelReadComplete() - 通知handler，对channelRead()的最后一个调用是当前batch中的最后一个消息
exceptionCaught() - 在读操作期间抛出了异常就会触发

下面是Echo服务器的ChannelHandler实现类：

/*** @Sharable 表明这个ChannelHandler能被安全的被多个channels共享*/
@Sharable
public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {@Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {ByteBuf in = (ByteBuf) msg;System.out.println("Server received: " + in.toString(CharsetUtil.UTF_8));ctx.write(in);//将收到的数据写入ByteBuf中(后面会发送给发送者)而没有flush}@Overridepublic void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {ctx.writeAndFlush(Unpooled.EMPTY_BUFFER).//flush buffer中的消息到远程节点然后关闭channeladdListener(ChannelFutureListener.CLOSE);}@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {cause.printStackTrace();ctx.close();//closes the channel}
}

如果一个异常没有被捕获会发生什么?每一个Channel都有一个与之相关的ChannelPipeline,ChannelPipeline持有一连串的ChannelHandler实例。一个hanlder会把handler方法的调用传递给(handler链中的)下一个handler，因此如果exceptionCaught()没有在链中的某个地方实现，接收到的异常就会传送到ChannelPipeline的末端，然后会被记录(log)。因此，你的应用应该提供至少一个实现了exceptionCaught()的ChannelHandler。

记住下面几点：

ChannelHandlers能被不同类型的事件调用
应用程序实现或继承ChannelHandlers来介入事件的生命周期同时提供自定义的应用业务逻辑
ChannelHandlers让你的业务逻辑代码与网络编程代码解耦

启动(Bootstrapping)服务器
启动服务器会涉及到以下两点：

绑定服务器监听的端口然后接受(accept)连接请求
配置channel来通知一个EchoServerHandler实例输入的信息

下面给出EchoServer类的实现：

package com.netty.ch2;import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;import java.net.InetSocketAddress;public class EchoServer {private final int port;public EchoServer(int port){this.port = port;}public static void main(String[] args) throws Exception {if(args.length != 1){args = new String[]{"8000"};}int port = Integer.parseInt(args[0]);new EchoServer(port).start();}public void start() throws Exception{final EchoServerHandler serverHandler = new EchoServerHandler();EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();try{ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();b.group(group).channel(NioServerSocketChannel.class)//表示使用NIO transport Channel.localAddress(new InetSocketAddress(port))//绑定端口号//当一个新连接进来，一个新的child channel会被创建//ChannelInitializer会将EchoServerHandler的一个实例增加到pipeline.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {//增加一个EchoServerHandler到Channel的pipelineprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {//EchoServerHandler是@Sharable的，因此我们可以一直使用同一个ch.pipeline().addLast(serverHandler);}});ChannelFuture f = b.bind().sync();//异步地绑定服务器，调用sync()将异步变成同步，同步地等待绑定完成f.channel().closeFuture().sync();//得到channel的closeFuture同时阻塞当前的线程直到closeFuture完成}finally {//关闭EventLoopGroup，释放所有的资源group.shutdownGracefully().sync();}}
}

回顾一下实现服务器的重要步骤：

EchoServerHandler实现了业务逻辑
main()方法启动了服务器

启动服务器的步骤是：

创建一个ServerBootstrap实例来启动和绑定服务器
创建和分配一个NioEventLoopGroup实例来处理各种事件(如：新连接进入和读写数据等)
指定服务器绑定的本地InetSocketAddress
用EchoServerHandler实例来实例化每一个新的Channel
调用ServerBootstrap.bind()方法来绑定服务器

到此为止服务器已经被初始化了然后可以开始提供服务了。下面我们来实现客户端的代码

编写Echo客户端代码

Echo客户端会：

连接服务器
发送消息
发送的每一条消息，等待相应的回复
关闭连接
客户端也需要实现业务逻辑和启动(bootstrapping)代码

通过ChannelHandlers实现客户端业务逻辑
客户端通过ChannelInboundHandler来处理数据。可以通过继承SimpleChannelInboundHandler来实现下面需要的方法：

channelActive() - 当与服务端的连接建立成功后被调用
channelRead0() - 收到来自服务器的消息时调用
exceptionCaught() - 如果处理的过程中抛出异常被调用

package com.netty.ch2;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandler;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.util.CharsetUtil;@ChannelHandler.Sharable
public class EchoClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<ByteBuf>{@Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//当知悉channel被激活后 发送一条信息ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("Netty rocks!", CharsetUtil.UTF_8));}protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in) throws Exception {System.out.println("Client received: " + in.toString(CharsetUtil.UTF_8));}@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {cause.printStackTrace();ctx.close();}
}

首先，重写了channelActive()，当连接建立后会调用这个方法。
接下来重写了channelRead0()方法，当收到的数据后会回调这个方法。注意可能以块(chunks)的形式接收服务器发送来的数据。如果服务器发送了5字节的数据，但是无法保证所有的5个字节会被一次接收。甚至这么小的数据(才5字节)都可能导致这个方法被调用两次，第一次一个ByteBuf(Netty的字节容器)装载了3字节的数据，第二次装载了2字节的数据。因为面向流的协议，比如TCP，能保证这些字节以它们被(服务器)发送的顺序接收。

SimpleChannelInboundHandler vs. ChannelInboundHandler
在客户端(客户端继承SimpleChannelInboundHandler)，当channelRead0()方法完成时，你已经取得了要接收的消息，当这个方法返回时，SimpleChannelInboundHandler会释放持有消息的ByteBuf所引用的相关内存；而在服务端，你仍然需要通过异步的write()方法将受到的消息返回给发送者，这个write()方法在channelRead()方法返回前可能还没有将消息写完，此时不应该释放这个消息所占的资源。

启动客户端

package com.netty.ch2;import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;import java.net.InetSocketAddress;/*** Created by greyfoss on 2017/9/1.*/
public class EchoClient {private final String host;private final int port;public EchoClient(String host, int port) {this.host = host;this.port = port;}public void start() throws InterruptedException {EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();try{Bootstrap b = new Bootstrap();b.group(group)//指定EventLoopGroup来处理客户端消息.channel(NioSocketChannel.class).remoteAddress(new InetSocketAddress(host,port))//当Channel创建时将EchoClientHandler增加到pipeline.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ch.pipeline().addLast(new EchoClientHandler());}});ChannelFuture f = b.connect().sync();f.channel().closeFuture().sync();}finally {group.shutdownGracefully().sync();}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {if(args.length != 2){args = new String []{"localhost","8000"};}String host = args[0];int port = Integer.parseInt(args[1]);new EchoClient(host,port).start();}
}

像服务端一样，使用NIO transport。
回顾一下创建客户端的要点：

创建一个Bootstrap实例来初始化客户端
分配NioEventLoopGroup实例来处理事件(包括创建新连接，处理读写数据)
为connnection创建一个InetSocketAddress实例来连接服务器
当连接建立好后安装一个EchoClientHandler到pipeline
接下来调用Bootstrap.connect()来连接到远程的服务器

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