Netty——Netty核心子產品元件

Bootstrap、ServerBootstrap

Bootstrap 意思是引導，一個 Netty 應用通常由一個 Bootstrap 開始，主要作用是配置整個 Netty 程式，串聯各個元件，Netty 中 Bootstrap 類是用戶端程式的啟動引導類，ServerBootstrap 是服務端啟動引導類。

常見的方法有

public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup)：該方法用于伺服器端，用來設定兩個 EventLoop。
public B group(EventLoopGroup group)：該方法用于用戶端，用來設定一個 EventLoop。
public B channel(Class<? extends C> channelClass)：該方法用來設定一個伺服器端的通道實作。
public <T> B option(ChannelOption<T> option, T value)：用來給 ServerChannel 添加配置。
public <T> ServerBootstrap childOption(ChannelOption<T> childOption, T value)：用來給接收到的通道添加配置。
public ServerBootstrap childHandler(ChannelHandler childHandler)：該方法用來設定業務處理類（自定義的 handler）。
public ChannelFuture bind(int inetPort)：該方法用于伺服器端，用來設定占用的端口号。
public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort)：該方法用于用戶端，用來連接配接伺服器端。

Future、ChannelFuture

Netty 中所有的 IO 操作都是異步的，不能立刻得知消息是否被正确處理。但是可以過一會等它執行完成或者直接注冊一個監聽，具體的實作就是通過 Future 和 ChannelFutures，他們可以注冊一個監聽，當操作執行成功或失敗時監聽會自動觸發注冊的監聽事件。

常見的方法有

Channel channel()：傳回目前正在進行 IO 操作的通道。
ChannelFuture sync()：等待異步操作執行完畢。

Channel

1、Netty 網絡通信的元件，能夠用于執行網絡 I/O 操作。
2、通過Channel 可獲得目前網絡連接配接的通道的狀态。
3、通過Channel 可獲得網絡連接配接的配置參數（例如接收緩沖區大小）。
4、Channel 提供異步的網絡 I/O 操作(如建立連接配接，讀寫，綁定端口)，異步調用意味着任何 I/O 調用都将立即傳回，并且不保證在調用結束時所請求的 I/O 操作已完成。
5、調用立即傳回一個 ChannelFuture 執行個體，通過注冊監聽器到 ChannelFuture 上，可以 I/O 操作成功、失敗或取消時回調通知調用方。
6、支援關聯 I/O 操作與對應的處理程式。
7、不同協定、不同的阻塞類型的連接配接都有不同的 Channel 類型與之對應。

常用的 Channel 類型：

NioSocketChannel：異步的用戶端 TCP Socket 連接配接。
NioServerSocketChannel：異步的伺服器端 TCP Socket 連接配接。
NioDatagramChannel：異步的 UDP 連接配接。
NioSctpChannel：異步的用戶端 Sctp 連接配接。
NioSctpServerChannel：異步的 Sctp 伺服器端連接配接，這些通道涵蓋了 UDP 和 TCP 網絡 IO 以及檔案 IO。

Selector

Netty 基于 Selector 對象實作 I/O 多路複用，通過 Selector 一個線程可以監聽多個連接配接的 Channel 事件。

當向一個 Selector 中注冊 Channel 後，Selector 内部的機制就可以自動不斷地查詢(Select) 這些注冊的 Channel 是否有已就緒的 I/O 事件（例如可讀，可寫，網絡連接配接完成等），這樣程式就可以很簡單地使用一個線程高效地管理多個 Channel 。

ChannelHandler 及其實作類

ChannelHandler：是一個接口，處理 I/O 事件或攔截 I/O 操作，并将其轉發到其 ChannelPipeline(業務處理鍊)中的下一個處理程式。
ChannelHandler：本身并沒有提供很多方法，因為這個接口有許多的方法需要實作，友善使用期間，可以繼承它的子類。
ChannelHandler：及其實作類一覽圖

ChannelHandler 本身并沒有提供很多方法，因為這個接口有許多的方法需要實作，友善使用期間，可以繼承它的子類：

ChannelInboundHandler：用于處理入站 I/O 事件。
ChannelOutboundHandler：用于處理出站 I/O 操作。

或者使用以下擴充卡類：

ChannelInboundHandlerAdapter：用于處理入站 I/O 事件。
ChannelOutboundHandlerAdapter：用于處理出站 I/O 操作。
ChannelDuplexHandler：用于處理入站和出站事件。

我們經常需要自定義一個 Handler 類去繼承 ChannelInboundHandlerAdapter，然後通過重寫相應方法實作業務邏輯，我們接下來看看一般都需要重寫哪些方法

public class ChannelInboundHandlerAdapter extends ChannelHandlerAdapter implements ChannelInboundHandler {
	
	public ChannelInboundHandlerAdapter() { }
	
	public void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
		ctx.fireChannelRegistered();
	}
	
	public void channelUnregistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
		ctx.fireChannelUnregistered();
	}    
	
	//通道就緒事件    
	public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
		ctx.fireChannelActive();
	}
	
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
		ctx.fireChannelInactive();
	}
	
    //通道讀取資料事件
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
		ctx.fireChannelRead(msg);    
	}
	
    //資料讀取完畢事件    
	public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
		ctx.fireChannelReadComplete();
	} 
	
	public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
		ctx.fireUserEventTriggered(evt);
	}
	
    public void channelWritabilityChanged(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
		ctx.fireChannelWritabilityChanged();
	}
    
	//通道發生異常事件
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
		ctx.fireExceptionCaught(cause);
    }
}

Pipeline 和 ChannelPipeline

ChannelPipeline 是一個重點：

1、ChannelPipeline 是一個 Handler 的集合，它負責處理和攔截 inbound 或者 outbound 的事件和操作，相當于一個貫穿 Netty 的鍊。(也可以這樣了解：ChannelPipeline 是儲存 ChannelHandler 的 List，用于處理或攔截 Channel 的入站事件和出站操作)。
2、ChannelPipeline 實作了一種進階形式的攔截過濾器模式，使使用者可以完全控制事件的處理方式，以及 Channel 中各個的 ChannelHandler 如何互相互動。
3、在 Netty 中每個 Channel 都有且僅有一個 ChannelPipeline 與之對應，它們的組成關系如下：

一個 Channel 包含了一個 ChannelPipeline，而 ChannelPipeline 中又維護了一個由 ChannelHandlerContext 組成的雙向連結清單，并且每個 ChannelHandlerContext 中又關聯着一個 ChannelHandler。
入站事件和出站事件在一個雙向連結清單中，入站事件會從連結清單 head 往後傳遞到最後一個入站的 handler，出站事件會從連結清單 tail 往前傳遞到最前一個出站的 handler，兩種類型的 handler 互不幹擾

常用方法：

ChannelPipeline addFirst(ChannelHandler... handlers)：把一個業務處理類（handler）添加到鍊中的第一個位置。
ChannelPipeline addLast(ChannelHandler... handlers)：把一個業務處理類（handler）添加到鍊中的最後一個位置。

ChannelHandlerContext

1、儲存 Channel 相關的所有上下文資訊，同時關聯一個 ChannelHandler 對象。
2、即ChannelHandlerContext 中包含一個具體的事件處理器 ChannelHandler ，同時ChannelHandlerContext 中也綁定了對應的 pipeline 和 Channel 的資訊，友善對 ChannelHandler進行調用。

常用方法：

ChannelFuture close()：關閉通道。
ChannelOutboundInvoker flush()：重新整理。
ChannelFuture writeAndFlush(Object msg)：将數據寫到 ChannelPipeline 中當前ChannelHandler 的下一個 ChannelHandler 開始處理（出站）

ChannelOption

1、Netty 在建立 Channel 執行個體後,一般都需要設定 ChannelOption 參數。
2、ChannelOption 參數如下:

ChannelOption.SO_BACKLOG

對應 TCP/IP 協定 listen 函數中的 backlog 參數，用來初始化伺服器可連接配接隊列大小。服

務端處理用戶端連接配接請求是順序處理的，是以同一時間隻能處理一個用戶端連接配接。多個用戶端來的時候，服務端将不能處理的用戶端連接配接請求放在隊列中等待處理，backlog 參數指定了隊列的大小。

ChannelOption.SO_KEEPALIVE

一直保持連接配接活動狀态。

EventLoopGroup 和其實作類 NioEventLoopGroup

1、EventLoopGroup 是一組 EventLoop 的抽象，Netty 為了更好的利用多核 CPU 資源，一般會有多個 EventLoop 同時工作，每個 EventLoop 維護着一個 Selector 執行個體。
2、EventLoopGroup 提供 next 接口，可以從組裡面按照一定規則擷取其中一個 EventLoop來處理任務。在 Netty 伺服器端程式設計中，我們一般都需要提供兩個 EventLoopGroup，例如：BossEventLoopGroup 和 WorkerEventLoopGroup。
3、通常一個服務端口即一個 ServerSocketChannel對應一個Selector 和一個EventLoop線程。BossEventLoop 負責接收用戶端的連接配接并将 SocketChannel 交給 WorkerEventLoopGroup 來進行 IO 處理，如下圖所示
BossEventLoopGroup 通常是一個單線程的 EventLoop，EventLoop 維護着一個注冊了ServerSocketChannel 的 Selector 執行個體BossEventLoop 不斷輪詢 Selector 将連接配接事件分離出來。
通常是 OP_ACCEPT 事件，然後将接收到的 SocketChannel 交給WorkerEventLoopGroup。

常用方法：

public NioEventLoopGroup()：構造方法。
public Future<?> shutdownGracefully()：斷開連接配接，關閉線程。

Unpooled 類

常用方法如下所示

通過給定的資料和字元編碼傳回一個 ByteBuf 對象（類似于 NIO 中的 ByteBuffer 但有差別）
public static ByteBuf copiedBuffer(CharSequence string, Charset charset)

Unpooled使用

public class NettyByteBuf01 {

    public static void main(String[] args) {
        //建立一個ByteBuf
        //該對象包含一個數組arr,是一個byte[10]
        //Netty的ByteBuf在讀寫切換不需要flip方法反轉，
        // 因為底層維護了一個readerIndex 和 writerIndex
        //通過readerIndex、writerIndex、capacity将ByteBuf分成三段
        //0 ---> readerIndex 已經讀取的區域
        //readerIndex ---> writerIndex 可以讀取的區域
        //writerIndex ---> capacity 可以寫入的區域
        ByteBuf buffer = Unpooled.buffer(10);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            buffer.readBytes(i);
        }
        //輸出
        for (int i = 0; i < buffer.capacity(); i++) {
            System.out.println(buffer.readByte());

            //執行指定索引擷取資料readerIndex不會變化
            //System.out.println(buffer.getByte(i));
        }
    }
}

public class NettyByteBuf02 {

    public static void main(String[] args) {
        //建立一個ByteBuf
        ByteBuf byteBuf = Unpooled.copiedBuffer("hello world! 重慶", CharsetUtil.UTF_8);
        //使用相關的api
        if(byteBuf.hasArray()){
            byte[] content = byteBuf.array();
            //将content轉成中文字元串
            System.out.println(new String(content,CharsetUtil.UTF_8));

            System.out.println("byteBuf："+byteBuf);
            System.out.println(byteBuf.arrayOffset());
            System.out.println(byteBuf.readerIndex());
            System.out.println(byteBuf.writerIndex());
            System.out.println(byteBuf.capacity());
            System.out.println(byteBuf.readableBytes());//可讀的位元組數
            
            //使用for循環讀取
            for (int i = 0; i < byteBuf.readableBytes(); i++) {
                System.out.println((char)byteBuf.getByte(i));
            }

            //按某個範圍讀取
            System.out.println(byteBuf.getCharSequence(0,5,CharsetUtil.UTF_8));
        }
    }
}

Netty——Netty核心子產品元件

Bootstrap、ServerBootstrap

常見的方法有

Future、ChannelFuture

常見的方法有

Channel

常用的 Channel 類型：

Selector

ChannelHandler 及其實作類

Pipeline 和 ChannelPipeline

ChannelPipeline 是一個重點：

常用方法：

ChannelHandlerContext

常用方法：

ChannelOption

EventLoopGroup 和其實作類 NioEventLoopGroup

常用方法：

Unpooled 類

常用方法如下所示

Unpooled使用

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