上一篇 介紹了事件監聽、責任鏈模型、socket介面和IO模型、執行緒模型等基本概念，以及Netty的整體結構，這篇就來說下Netty三大核心模組之一：事件監聽和處理。
前面提到，Netty是一個NIO框架，它將IO通道的建立、可讀、可寫等狀態變化，抽象成事件，以責任鏈的方式進行傳遞，可以在處理鏈上插入自定義的Handler，對感興趣的事件進行監聽和處理。
通過介紹，你會了解到：
- 事件監聽和處理模型
- 事件監聽：EventLoop
- 事件處理：ChannelPipeline和ChannelHandler
- 使用Netty實現Websocket協議
文章末尾有福利 ~
事件監聽和處理模型
進行網路程式設計時，一般的編寫過程是這樣的：
- 建立服務端Socket，監聽某個埠；
- 當有客戶端連線時，會建立一個新的客戶端Socket，監聽資料的可讀、可寫狀態，每一個連線請求都會建立一個客戶端Socket；
- 讀取和寫入資料都會呼叫Socket提供的介面，介面列表在上一篇提到過；
傳統的模型，每個客戶端Socket會建立一個單獨的執行緒監聽socket事件，一方面系統可建立的執行緒數有限，限制了併發數，一方面執行緒過多，執行緒切換頻繁，導致效能嚴重下降。
隨著作業系統IO模型的發展，可以採用多路複用IO，一個執行緒監聽多個Socket，另外，服務端處理客戶端連線，與客戶端Socket的監聽，可以在不同的執行緒進行處理。
Netty就是採用多路複用IO進行事件監聽，另外，使用不同的執行緒分別處理客戶端的連線、資料讀寫。
整個處理結構如下圖，簡單說明下：
- Boss EventLoopGroup主要處理客戶端的connect事件，包含多個EventLoop，每個EventLoop一個執行緒；
- Worker EventLoopGroup主要處理客戶端Socket的資料read、write事件，包含多個EventLoop，每個EventLoop一個執行緒；
- 無論是Boos還是Worker，事件的處理都是通過Channel Pipleline組織的，它是責任鏈模式的實現，包含一個或多個Handler；
- 偵聽一個埠，只會繫結到Boss EventLoopGroup中的一個Eventloop；
- Worker EventLoopGroup中的一個Eventloop，可以監聽多個客戶端Socket；
EventLoop
一個EventLoop其實和一個特定的執行緒繫結, 並且在其生命週期內, 繫結的執行緒都不會再改。
EventLoop肩負著兩種任務：
- 第一個是作為 IO 執行緒, 執行與 Channel 相關的 IO 操作, 包括 呼叫select等待就緒的IO事件、讀寫資料與資料的處理等；
- 第二個任務是作為任務佇列, 執行 taskQueue 中的任務, 例如使用者呼叫eventLoop.schedule提交的定時任務也是這個執行緒執行的；
第一個任務比較好理解，主要解釋下第二個：從socket資料到資料處理，再到寫入響應資料，Netty都在一個執行緒中處理，主要是為了執行緒安全考慮，減少競爭和執行緒切換，通過任務佇列的方式，可以在使用者執行緒提交處理邏輯，在Eventloop中執行。
整個EventLoop乾的事情就是select -> processIO -> runAllTask，processIO處理IO事件相關的邏輯，runAllTask處理任務佇列中的任務，如果執行的任務過多，會影響IO事件的處理，所以會限制任務處理的時間，整個處理過程如下圖：
EventLoop的run程式碼如下：
protected void run() {
for (; ; ) {
oldWakenUp = wakenUp.getAndSet(false);
try {
if (hasTasks()) { //如果有任務，快速返回
selectNow();
} else {
select(); //如果沒任務，等待事件返回
if (wakenUp.get()) {
selector.wakeup();
}
}
cancelledKeys = 0;
final long ioStartTime = System.nanoTime();
needsToSelectAgain = false;
//處理IO事件
if (selectedKeys != null) {
processSelectedKeysOptimized(selectedKeys.flip());
} else {
processSelectedKeysPlain(selector.selectedKeys());
}
//計算IO處理時間
final long ioTime = System.nanoTime() - ioStartTime;
final int ioRatio = this.ioRatio; //預設為50
//處理提交的任務
runAllTasks(ioTime * (100 - ioRatio) / ioRatio);
if (isShuttingDown()) {
closeAll();
if (confirmShutdown()) {
break;
}
}
} catch (Throwable t) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
}
複製程式碼ChannelPipeline和ChannelHandler
ChannelPipeline是一個介面，其有一個預設的實現類DefaultChannelPipeline，內部有兩個屬性：head和tail， 這兩者都實現了ChannelHandler介面，對應處理鏈的頭和尾。
protected DefaultChannelPipeline(Channel channel) {
this.channel = ObjectUtil.checkNotNull(channel, "channel");
succeededFuture = new SucceededChannelFuture(channel, null);
voidPromise = new VoidChannelPromise(channel, true);
tail = new TailContext(this);
head = new HeadContext(this);
head.next = tail;
tail.prev = head;
}
複製程式碼每個Channel建立時，會建立一個ChannelPipeline物件，來處理channel的各種事件，可以在執行時動態進行動態修改其中的 ChannelHandler。
ChannelHandler承載業務處理邏輯的地方，我們接觸最多的類，可以自定義Handler，加入處理鏈中，實現自定義邏輯。
ChannelHandler 可分為兩大類：ChannelInboundHandler 和 ChannelOutboundHandle，分別對應入站和出站訊息的處理，用於資料讀取和資料寫入。它們提供了介面方法供我們實現，用來處理各種事件：
public interface ChannelInboundHandler extends ChannelHandler {
void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
void channelUnregistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception;
void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception;
void channelWritabilityChanged(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
}
複製程式碼自定義Handler時，一般繼承ChannelInboundHandlerAdapter或 ChannelOutboundHandlerAdapter。
需要注意的是，不建議在 ChannelHandler 中直接實現耗時或阻塞的操作，因為這可能會阻塞 Netty 工作執行緒，導致 Netty 無法及時響應 IO 處理。
使用Netty實現Websocket協議
Websocket協議
不是本篇的重點，簡單說明下：
- 是一種長連線協議，大部分瀏覽器都支援，通過websocket，服務端可以主動發訊息給客戶端；
- Websocket協議，在握手階段使用HTTP協議，握手完成之後，走Websocket自己的協議；
- Websocket是一種二進位制協議；
初始化
Netty提供了ChannelInitializer類方便我們初始化，建立WebSocketServerInitializer類，繼承ChannelInitializer類，用於新增ChannelHandler：
public class WebSocketServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
@Resource
private CustomTextFrameHandler customTextFrameHandler;
@Override
public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
pipeline.addLast("codec-http", new HttpServerCodec());
pipeline.addLast("aggregator", new HttpObjectAggregator(65536));
pipeline.addLast("websocket-protocal-handler",new WebSocketServerProtocolHandler());
pipeline.addLast("custome-handler", customTextFrameHandler);
}
}
複製程式碼分析下這幾個Handler，都是Netty預設提供的：
- HttpServerCodec：用於解析Http請求，主要在握手階段進行處理；
- HttpObjectAggregator：用於合併Http請求頭和請求體，主要在握手階段進行處理；
- WebSocketServerProtocolHandler：處理Websocket協議；
- CustomTextFrameHandler：自定義的Handler，用於新增自己的業務邏輯。
是不是很方便，經過WebSocketServerProtocolHandler處理後，讀取出來的就是文字資料了，不用自己處理資料合包、拆包問題。
CustomTextFrameHandler
自定義的Handler，進行業務處理：
public class CustomTextFrameHandler extends SimpleChannelInboundHandler<TextWebSocketFrame> {
@Override
protected void channelRead0(final ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame frame) throws Exception {
final String content = frame.text();
System.out.println("接收到資料："+content);
// 回覆資料
TextWebSocketFrame respFrame = new TextWebSocketFrame("我收到了你的資料");
if (ctx.channel().isWritable()) {
ChannelFuture future = ctx.writeAndFlush(respFrame);
}
}
}
複製程式碼福利說明
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4月9號中午12點
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