Netty-核心模块组件

Bootstrap、ServerBootstrap

Bootstrap意思是引导，一个Netty应用通常由一个Bootstrap开始，主要作用是配置整个Netty程序，串联各个组件，Netty中Bootstrap类是客户端程序的启动引导类，ServerBootstrap是服务端启动引导类

常见的方法有

// 该方法用于服务器端，用来设置两个EventLoopGroup
public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup)
// 该方法用于客户端，用来设置一个EventLoopGroup
public ServerBootstrap group(EventLoopGroup group)
// 该方法用来设置一个服务器端的通道实现
public B channel(Class<? extends C> channelClass)
// 用来给ServerChannel添加配置
public <T> B option(ChannelOption<T> option, T value)
// 用来给接收到的通道添加配置
public <T> ServerBootstrap childOption(ChannelOption<T> childOption, T value)
// handler对应bossGroup
public B handler(ChannelHandler handler)
// 用来设置业务处理类(自定义的handler)，对应workerGroup
public ServerBootstrap childHandler(ChannelHandler childHandler)
// 用于服务器端，用来设置占用的端口号
public ChannelFuture bind(int inetPort)
// 用于客户端，用来连接服务器
public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort)

Future和ChannelFuture

Netty中所有的IO操作都是异步的，不能立刻得知消息是否被正确处理。但可以过一会等它执行完成或直接注册一个监听，具体的实现就是通过Future和ChannelFuture，他们可以注册一个监听，当操作执行成功或失败时监听会自动触发监听事件

常见的方法

// 返回当前正在进行IO操作的通道
Channel channel();
// 等待异步操作执行完毕
ChannelFuture sync();

Channel

Netty 网络通信的组件，能够用于执行网络I/O操作
通过Channel可获得当前网络连接的通道的状态
通过Channel可获得网络连接的配置参数
Channel提供异步的网络I/O操作(如建立连接、读写、绑定端口)，异步调用意味着任何I/O调用都将立即返回，并且不保证在调用结束时所请求的I/O操作已完成
调用立即返回一个ChannelFuture实例，通过注册监听器到ChannelFuture上，可以I/O操作成功、失败或取消时回调通知调用方
支持关联I/O操作与对应的处理程序
不同协议、不同的阻塞类型的连接都有不同的Channel类型与之对应，常用Channel类型
- NioSocketChannel：异步的客户端TCP Socket连接
- NioServerSocketChannel：异步的服务器端TCP Socket连接
- NioDatagrapChannel：异步的UDP连接
- NioSctpChannel：异步的客户端Sctp连接
- NioSctpServerChannel：异步的Sctp服务器端连接

Selector

Netty基于Selector对象实现I/O多路复用，通过Selector一个线程可以监听多个连接的Channel事件
当向一个Selector中注册Channel后，Selector内部的机制就可以自动不断地查询(Select)这些注册的Channel是否有已就绪的I/O事件(例如可读、可写、网络连接完成等)，这样程序就可以很简单地使用一个线程高效地管理多个Channel

ChannelHandler及其实现类

ChannelHandler是一个接口，处理I/O事件或拦截I/O操作，并将其转发到其ChannelPipeline(业务处理链)中的下一个处理程序
ChannelHandler本身并没有提供很多方法，因为这个接口有许多的方法需要实现，方便使用起见，可以继承它的子类
经常需要自定义一个Handler类去继承ChannelInboundHandlerAdapter，然后重写相应的方法实现业务逻辑

public class ChannelInboundHandlerAdapter extends ChannelHandlerAdapter implements ChannelInboundHandler {
    ...
    // 通道就绪事件
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelActive();
    }
    // 通道读取数据事件
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ctx.fireChannelRead(msg);
    }
    // 数据读取完毕事件
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelReadComplete();
    }
    ...
    // 通道发生异常事件
	public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)
            throws Exception {
        ctx.fireExceptionCaught(cause);
    }
}

Pipeline和ChannelPipeline

ChannelPipeline是一个重点：

ChannelPipeline是一个Handler的集合，它负责处理和拦截inbound或者outbound的事件和操作，相当于一个贯穿Netty的链(也可以这样理解：ChannelPipeline是保存ChannelHandler的List，用于处理器或拦截Channel的入站事件和出站操作)
ChannelPipeline实现了一种高级形式的拦截过滤器模式，使用户可以完全控制事件的处理方式，以及Channel中各个的ChannelHandler如何相互交互
在Netty中每个Channel都有且仅有一个ChannelPipeline与之对应，它们的组成关系如下
- 一个Channel包含了一个ChannelPipeline，而ChannelPipeline中又维护了一个由ChannelHandlerContext 组成的双向链表，并且每个ChannelHandlerContext中又关联着ChannelHandler
- 入站事件和出站事件在一个双向链表中，入站事件会从链表head往后传递到最后一个入站的handler，出站事件会从链表tail往前传递到最前一个出站的handler，两种类型的handler互不干扰

常用方法

// 把一个业务处理类(handler)添加到链中的第一个位置
ChannelPipeline addFirst(ChannelHandler... handlers);
// 把一个业务处理类(handler)添加到链中的最后一个位置
ChannelPipeline addLast(ChannelHandler... handlers);

ChannelHandlerContext

保存Channel相关的所有上下文信息，同时关联一个ChannelHandler对象
即ChannelHandlerContext中包含一个具体的事件处理器ChannelHandler，同时ChannelHandlerContext中也绑定了对应的pipeline和Channel的信息，方便对ChannelHandler进行调用

常用方法

// 关闭通道
ChannelFuture close();
// 刷新
ChannelOutboundInvoker flush();
// 将数据写到ChannelPipeline中当前ChannelHandler的下一个ChannelHandler开始处理(出站)
ChannelFuture writeAndFlush(Object msg);

ChannelOption

Netty在创建Channel实例后，一般都需要设置ChannelOption参数
ChannelOption参数：

ChannelOption.SO_BACKLOG：

对应TCP/IP协议listen函数中backlog参数，用来初始化服务器可连接队列大小，服务端处理客户端连接请求是顺序处理的，所以同一时间只能处理一个客户端连接。多个客户端来的时候，服务端将不能处理的客户端连接请求放在队列中等待处理，backlog参数指定了队列大小

ChannelOption.SO_KEEPALIVE：

一直保持连接活动状态

EventLoopGroup和其实现类NioEventLoopGroup

EventLoopGroup是一组EventLoop的抽象，Netty为了更好的利用多核CPU资源，一般会有多个EventLoop同时工作，每个EventLoop维护着一个Selector实例
EventLoopGroup提供next接口，可以从组里面按照一定规则获取其中一个EventLoop来处理任务。在Netty服务器端编程中，一般都需要提供两个EventLoopGroup，如：BossEventLoopGroup和WorkerEventLoopGroup
通常一个服务端口，即一个ServerSocketChannel对应一个Selector和一个EventLoop线程。BossEventLoop负责接收客户端的连接并将SocketChannel交给WorkerEventLoopGroup来进行IO处理

BossEventLoopGroup通常是一个单线程的EventLoop，EventLoop维护着一个注册了ServerSocketChannel的Selector实例BossEventLoop不断轮询Selector将连接事件分离出来

通常是OP_ACCEPT事件，然后将接收到的SocketChannel交给WorkerEventLoopGroup

WorkerEventLoopGroup会由next选择其中一个EventLoopGroup来将这个SocketChannel注册到其维护的Selector并对其后续的IO事件进行处理

常用方法

// 构造方法
public NioEventLoopGroup()
// 断开连接，关闭线程
public Future<?> shutdownGracefully()

Unpooled类

Netty提供一个专门用来操作缓冲区(即Netty的数据容器)的工具类

常用方法

1 2	// 通过给定的数据和字符编码返回一个ByteBuf对象，与NIO中的ByteBuffer类似，但有区别 public static ByteBuf copiedBuffer(CharSequence string, Charset charset)

举例说明Unpooled获取Netty的数据容器ByteBuf的基本使用

public class NettyByteBuf01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个ByteBuf
        // 说明：
        // 1. 创建对象，该对象包含一个数组arr，是一个byte[10]
        // 2. 在netty的buffer中，不需要使用flip进行反转
        //    底层维护了readerIndex和writeIndex
        // 3. 通过readIndex和writeIndex和capacity，将buffer分成三个区域
        //    0 - readIndex：已读区
        //    readIndex - writeIndex：可读区
        //    writeIndex - capacity：可写区
        ByteBuf buf = Unpooled.buffer(10);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            buf.writeByte(i);
        }
        for (int i = 0; i < buf.capacity(); i++) {
            System.out.println(buf.readByte());
        }
    }
}