netty搭建Tcp服务器实践

在netty基本组件介绍中，我们大致了解了netty的一些基本组件，今天我们来搭建一个基于netty的Tcp服务端程序，通过代码来了解和熟悉这些组件的功能和使用方法。

首先我们自己创建一个Server类，命名为TCPServer

第一步初始化ServerBootstrap，ServerBootstrap是netty中的一个服务器引导类，对ServerBootstrap的实例化就是创建netty服务器的入口

public class TCPServer {
    private Logger log = LoggerFactory.getLogger(getClass());
    //端口号
    private int port=5080;
    //服务器运行状态
    private volatile boolean isRunning = false; 
    //处理Accept连接事件的线程，这里线程数设置为1即可，netty处理链接事件默认为单线程，过度设置反而浪费cpu资源
    private final EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
    //处理hadnler的工作线程，其实也就是处理IO读写 。线程数据默认为 CPU 核心数乘以2
    private final EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
     
    public void init() throws Exception{
        //创建ServerBootstrap实例
        ServerBootstrap serverBootstrap=new ServerBootstrap();
        //初始化ServerBootstrap的线程组
        serverBootstrap.group(bossGroup,workerGroup);//
        //设置将要被实例化的ServerChannel类
        serverBootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class);//
        //在ServerChannelInitializer中初始化ChannelPipeline责任链，并添加到serverBootstrap中
        serverBootstrap.childHandler(new ServerChannelInitializer());
        //标识当服务器请求处理线程全满时，用于临时存放已完成三次握手的请求的队列的最大长度
        serverBootstrap.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024);
        // 是否启用心跳保活机机制
        serverBootstrap.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);    
        //绑定端口后，开启监听
        ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(port).sync();
        if(channelFuture.isSuccess()){
            System.out.println("TCP服务启动 成功---------------");
        }
    }
    
    /**
     * 服务启动
     */
    public synchronized void startServer() {
        try {
              this.init();
        }catch(Exception ex) {
            
        }
    }
    
    /**
     * 服务关闭
     */
    public synchronized void stopServer() {
        if (!this.isRunning) {
            throw new IllegalStateException(this.getName() + " 未启动 .");
        }
        this.isRunning = false;
        try {
            Future<?> future = this.workerGroup.shutdownGracefully().await();
            if (!future.isSuccess()) {
                log.error("workerGroup 无法正常停止:{}", future.cause());
            }

            future = this.bossGroup.shutdownGracefully().await();
            if (!future.isSuccess()) {
                log.error("bossGroup 无法正常停止:{}", future.cause());
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        this.log.info("TCP服务已经停止...");
    }
    
    private String getName() {
        return "TCP-Server";
    }
}

上面的代码中主要使用到的ServerBootstrap类的方法有以下这些：

group  ：设置SeverBootstrap要用到的EventLoopGroup，也就是定义netty服务的线程模型，处理Acceptor链接的主"线程池"以及用于I/O工作的从"线程池"；

channel：设置将要被实例化的SeverChannel类；

option ：指定要应用到新创建SeverChannel的ChannelConfig的ChannelOption.其实也就是服务本身的一些配置；

chidOption：子channel的ChannelConfig的ChannelOption。也就是与客户端建立的连接的一些配置；

childHandler：设置将被添加到已被接收的子Channel的ChannelPipeline中的ChannelHandler，其实就是让你在里面定义处理连接收发数据，需要哪些ChannelHandler按什么顺序去处理；

第二步接下来我们实现ServerChannelInitializer类，这个类继承实现自netty的ChannelInitializer抽象类，这个类的作用就是对channel（连接）的ChannelPipeline进行初始化工作，说白了就是你要把处理数据的方法添加到这个任务链中去，netty才知道每一步拿着socket连接和数据去做什么。

@ChannelHandler.Sharable
public class ServerChannelInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
    static final EventExecutorGroup group = new DefaultEventExecutorGroup(2);
     
    public ServerChannelInitializer() throws InterruptedException {
    }
    
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {    
        ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
        //IdleStateHandler心跳机制,如果超时触发Handle中userEventTrigger()方法
        pipeline.addLast("idleStateHandler",
                new IdleStateHandler(15, 0, 0, TimeUnit.MINUTES));
        // netty基于分割符的自带解码器，根据提供的分隔符解析报文，这里是0x7e;1024表示单条消息的最大长度，解码器在查找分隔符的时候，达到该长度还没找到的话会抛异常
//        pipeline.addLast(
//                new DelimiterBasedFrameDecoder(1024, Unpooled.copiedBuffer(new byte[] { 0x7e }),
//                        Unpooled.copiedBuffer(new byte[] { 0x7e })));
         //自定义编解码器
         pipeline.addLast(
                 new MessagePacketDecoder(),
                 new MessagePacketEncoder()
                );
        //自定义Hadler
        pipeline.addLast("handler",new TCPServerHandler());
        //自定义Hander,可用于处理耗时操作，不阻塞IO处理线程
        pipeline.addLast(group,"BussinessHandler",new BussinessHandler());
    }
}

这里我们注意下

pipeline.addLast(group,"BussinessHandler",new BussinessHandler());

在这里我们可以把一些比较耗时的操作（如存储、入库）等操作放在BussinessHandler中进行，因为我们为它单独分配了EventExecutorGroup 线程池执行，所以说即使这里发生阻塞，也不会影响TCPServerHandler中数据的接收。

最后就是各个部分的具体实现

解码器的实现：

public class MessagePacketDecoder extends ByteToMessageDecoder
{

    public MessagePacketDecoder() throws Exception
    {
    }

    @Override
    protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf buffer, List<Object> out) throws Exception
    {
        try {
            if (buffer.readableBytes() > 0) {
                // 待处理的消息包
                byte[] bytesReady = new byte[buffer.readableBytes()];
                buffer.readBytes(bytesReady);
                //这之间可以进行报文的解析处理
                out.add(bytesReady );
            }
        }finally {
            
        }
    }


}

编码器的实现

public class MessagePacketEncoder extends MessageToByteEncoder<Object>
{
    public MessagePacketEncoder()
    {
    }

    @Override
    protected void encode(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ByteBuf out) throws Exception
    {
        try {
            //在这之前可以实现编码工作。
            out.writeBytes((byte[])msg); 
        }finally {
            
        }  
    }
}

TCPServerHandler的实现

    public class TCPServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
        public TCPServerHandler() {
        }

        @Override
        public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object source) throws Exception {
            // 拿到传过来的msg数据，开始处理
            ByteBuf recvmg = (ByteBuf) source;// 转化为ByteBuf
            ctx.writeAndFlush(respmsg);// 收到及发送，这里如果没有writeAndFlush，上面声明的ByteBuf需要ReferenceCountUtil.release主动释放

        }
    }

BussinessHandler的实现与TCPServerHandler基本类似，它可以处理一些相对比较耗时的操作，我们这里就不实现了。

通过以上的代码我们可以看到，一个基于netty的TCP服务的搭建基本就是三大块：

1、对引导服务器类ServerBootstrap的初始化；

2、对ChannelPipeline的定义，也就是把多个ChannelHandler组成一条任务链；

3、对 ChannelHandler的具体实现，其中可以有编解码器，可以有对收发数据的业务处理逻辑；

以上代码只是在基于netty框架搭建一个最基本的TCP服务，其中包含了一些netty基本的特性和功能，当然这只是netty运用的一个简单的介绍，如有不正确的地方还望指出与海涵。

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