时间：2018年04月11日星期三
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第一章：课程介绍

1-1 课程介绍

什么是Netty

• 高性能、事件驱动、异步非阻塞的IO Java开源框架
• 基于NIO的客户端，服务端编程框架
• 非常可靠的稳定性和伸缩性

Netty使用场景

• 高性能领域：游戏、大数据、分布式计算
• 多线程并发领域：多线程模型、主从多线程模型
• 异步通信领域：异步非阻塞，主动获取或通过通知机制来得到结果

课程提纲

• IO通信：BIO、伪异步IO、NIO、AIO通信
• Netty入门：原生NIO的缺陷、Netty的优势
• WebSocket入门：什么是WebSocket、如何建立连接、生命周期及关闭
• Netty实现WebSocket通信案例

课程要求

• 有一定的Java基础
• 有一定的IO编程基础
• 了解Java的BIO、伪异步IO、NIO和AIO

第二章：IO通信

2-1 IO通信

BIO通信

• 一个线程负责连接
• 一请求一应答
• 缺乏弹性伸缩能力

BIO通信模型

伪异步IO通信

• 线程池负责连接
• M请求N应答
• 线程池阻塞

伪异步IO通信模型

NIO通信

• 缓冲区Buffer
• 通道Channel
• 多路复用器Selector

AIO通信

• 连接注册读写事件和回调函数
• 读写方法异步
• 主动通知程序

四种IO对比

第三章：Netty入门

3-1 Netty入门

原生NIO的缺陷

• 类库和API繁杂
• 入门门槛高
• 工作量和难度大
• JDK NIO存在BUG

Netty的优势

• API使用简单，定制能力强，可以通过ChannelHandler对框架进行灵活的扩展
• 入门门槛低，功能强大，预制了多种编解码功能，支持多种主流协议
• 性能高，通过与其他的业界主流的NIO框架对比，Netty的综合性能最优
• Netty比较成熟稳定，Netty修复了JDK NIO所有发现的BUG

第四章：WebSocket入门

4-1 WebSocket入门

什么是WebSocket

• H5协议规范：H5提出的协议规范
• 握手机制：使客户端与服务器能够建立类似TCP的连接，方便通信
• 解决客户端与服务端实时通信而产生的技术：基于TCP的协议

WebSocket的优点

• 节省通信开销：以前使用轮询，开销较大
• 服务器主动传送数据给客户端：任意时刻，相互传送数据
• 实时通信：可以彼此相互推送信息

WebSocket建立连接

• 客户端发起握手请求
• 服务器响应请求
• 连接建立

WebSocket生命周期

• 打开事件：发生新的连接时调用、在端点上建立连接时且在任何事件之前
• 消息事件：接收WebSocket对话中，另一端发送的消息
• 错误事件：在进行连接或端点发生错误时产生
• 关闭事件：表示WebSocket端点的连接关闭

WebSocket关闭连接

• 服务器关闭底层TCP连接
• 客户端发起TCP Close

第五章：通信案例

5-1 通信案例

基于Netty实现WebSocket通信案例

功能介绍

• Netty开发服务端
• Html实现客户端
• 实现服务端与客户端的实时交互

代码编写

1.创建名为netty-websocket的maven工程pom如下

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><modelVersion>4.0.0</modelVersion><groupId>com.myimooc</groupId><artifactId>netty-websocket</artifactId><version>0.0.1-SNAPSHOT</version><dependencies><dependency><groupId>io.netty</groupId><artifactId>netty-all</artifactId><version>5.0.0.Alpha1</version></dependency></dependencies><build><plugins><plugin><groupId>org.apache.maven.plugins</groupId><artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId><configuration><source>1.8</source><target>1.8</target><encoding>UTF-8</encoding></configuration></plugin></plugins></build></project>

2.编写NettyConfig类

package com.myimooc.netty.websocket;import io.netty.channel.group.ChannelGroup;
import io.netty.channel.group.DefaultChannelGroup;
import io.netty.util.concurrent.GlobalEventExecutor;/*** <br>* 标题: Netty 全局配置类<br>* 描述: 存储整个工程的全局配置<br>** @author zc* @date 2018/04/11*/
public class NettyConfig {/*** 存储每一个客户端接入进来时的 Channel*/public static ChannelGroup group = new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE);}

3.编写MyWebSocketHandler类

package com.myimooc.netty.websocket;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.*;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.*;
import io.netty.util.CharsetUtil;import java.util.Date;/*** <br>* 标题: 处理客户端WebSocket请求的核心业务处理类<br>* 描述: 接收/处理/响应 客户端websocket请求的核心业务处理类<br>** @author zc* @date 2018/04/11*/
public class MyWebSocketHandler extends SimpleChannelInboundHandler<Object> {private WebSocketServerHandshaker handshaker;private static final String WEB_SOCKET_URL = "ws://localhost:8888/websocket";/*** 服务端处理客户端websocket请求的核心方法*/@Overrideprotected void messageReceived(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {if (msg instanceof FullHttpRequest) {// 处理客户端向服务端发起http握手请求的业务FullHttpRequest request = (FullHttpRequest) msg;this.handHttpRequest(ctx, request);} else if (msg instanceof WebSocketFrame) {// 处理websocket连接的业务WebSocketFrame frame = (WebSocketFrame) msg;this.handWebSocketFrame(ctx, frame);}}/*** 处理客户端与服务端之前的websocket业务*/private void handWebSocketFrame(ChannelHandlerContext ctx, WebSocketFrame frame) {if (frame instanceof CloseWebSocketFrame){// 如果是关闭websocket的指令handshaker.close(ctx.channel(),(CloseWebSocketFrame)frame.retain());}if (frame instanceof PingWebSocketFrame){// 如果是ping消息ctx.channel().write(new PongWebSocketFrame(frame.content().retain()));return;}if (!(frame instanceof TextWebSocketFrame)){// 如果不是文本消息，则抛出异常System.out.println("目前暂不支持二进制消息");throw  new RuntimeException("【"+this.getClass().getName()+"】不支持二进制消息");}// 获取客户端向服务端发送的文本消息String request = ((TextWebSocketFrame) frame).text();System.out.println("服务端收到客户端的消息=====>>>" + request);// 将客户端发给服务端的消息返回给客户端TextWebSocketFrame tws = new TextWebSocketFrame(new Date().toString() + ctx.channel().id() + "====>>>" + request);// 群发，服务端向每个连接上来的客户端群发消息NettyConfig.group.writeAndFlush(tws);}/*** 处理客户端向服务端发起http握手请求的业务*/private void handHttpRequest(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest request) {if (!request.getDecoderResult().isSuccess() || !("websocket").equals(request.headers().get("Upgrade"))) {// 不是websocket握手请求时this.sendHttpResponse(ctx, request, new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.BAD_REQUEST));return;}WebSocketServerHandshakerFactory wsFactory = new WebSocketServerHandshakerFactory(WEB_SOCKET_URL, null, false);handshaker = wsFactory.newHandshaker(request);if (handshaker == null) {WebSocketServerHandshakerFactory.sendUnsupportedWebSocketVersionResponse(ctx.channel());} else {handshaker.handshake(ctx.channel(), request);}}/*** 服务端向客户端响应消息*/private void sendHttpResponse(ChannelHandlerContext ctc, FullHttpMessage request, DefaultFullHttpResponse response) {if (response.getStatus().code() != 200) {ByteBuf buf = Unpooled.copiedBuffer(response.getStatus().toString(), CharsetUtil.UTF_8);response.content().writeBytes(buf);buf.release();}// 服务端向客户端发送数据ChannelFuture future = ctc.channel().writeAndFlush(response);if (response.getStatus().code() != 200) {future.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);}}/*** 工程出现异常时调用*/@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {cause.printStackTrace();ctx.close();}/*** 客户端与服务端创建连接时调用*/@Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {NettyConfig.group.add(ctx.channel());System.out.println("客户端与服务端连接开启...");}/*** 客户端与服务端断开连接时调用*/@Overridepublic void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {NettyConfig.group.remove(ctx.channel());System.out.println("客户端与服务端连接关闭...");}/*** 服务端接收客户端发送过来的数据结束之后调用*/@Overridepublic void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {ctx.flush();}
}

4.编写MyWebSocketChannelHandler类

package com.myimooc.netty.websocket;import io.netty.channel.ChannelHandler;
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;/*** <br>* 标题: 初始化连接时的各个组件<br>* 描述: 初始化连接时的各个组件<br>** @author zc* @date 2018/04/11*/
public class MyWebSocketChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel> {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {// 将请求和应答消息解码为HTTP消息ch.pipeline().addLast("http-codec",new HttpServerCodec());// 将HTTP消息的多个部分合成一条完整的HTTP消息ch.pipeline().addLast("aggregator",new HttpObjectAggregator(65536));// 向客户端发送HTML5文件ch.pipeline().addLast("http-chunked", new ChunkedWriteHandler());ch.pipeline().addLast("handler",new MyWebSocketHandler());}
}

5.编写AppStart类

package com.myimooc.netty.websocket;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;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.TextWebSocketFrame;/*** <br>* 标题: 程序入口<br>* 描述: 启动应用<br>** @author zc* @date 2018/04/11*/
public class AppStart {public static void main(String[] args) {EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();try {ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();serverBootstrap.group(bossGroup,workGroup);serverBootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class);serverBootstrap.childHandler(new MyWebSocketChannelHandler());System.out.println("服务端开启等待客户端连接...");Channel channel = serverBootstrap.bind(8888).sync().channel();channel.closeFuture().sync();}catch (Exception e){e.printStackTrace();}finally {// 优雅的退出程序bossGroup.shutdownGracefully();workGroup.shutdownGracefully();}}}

6.编写websocket.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head><meta charset="UTF-8"><meta http-equiv="content-type" content="text/html"/><title>WebSocket客户端</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 = "您当前的浏览器支持 WebSocket，请进行后续操作\r\n";};socket.onclose = function (event) {var ta = document.getElementById("responseContent");ta.value = "";ta.value = "WebSocket 连接已近关闭\r\n";};} else {alert("您的浏览器不支持 WebSocket");}function send(msg) {if (!window.WebSocket) {return;}if (socket.readyState == WebSocket.OPEN) {socket.send(msg);} else {alert("WebSocket连接没有建立成功");}}</script></head>
<body><form onSubmit="return false;"><input type="text" name="msg" value=""/><br/><br/><input type="button" value="发送WebSocket请求消息" onclick="send(this.form.msg.value)"/><hr color="red"/><h2>客户端接收到服务端返回的应答消息</h2><textarea id="responseContent" style="width: 1024px;height: 300px"></textarea>
</form></body>
</html>

第六章：课程总结

6-1 课程总结

课程总结

• 课程介绍
• IO通信：四种IO通信
• Netty入门：原生NIO的缺点，Netty的优点
• WebSocket入门：WebSocket的优点，如何使用
• 通信案例：Netty实现WebSocket通信案例