Netty4.x用户指导（1）3个HelloWorld小例子

题记

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最近对netty有了兴趣，现在官方推荐版本是netty4.*,但是纵观网络，大部分都是关于netty3.x的知识。

最好的学习，莫过于通过官方文档进行学习，系统，透彻，权威，缺点是英文。本文，算做自己学习netty的第一篇，总体思路与User guide for 4.x基本一致，本篇文章不是严格意义的翻译文章。开始了...

1.前言

1.1 问题

现在，我们使用通用的应用程序和程序库，进行互相交流。例如，我们经常使用HTTP client库从web服务器上获取信息，通过web services调用远程接口。然而，通用的协议或实现，有时候不能很好的扩展伸缩。就像我们不能使用通用协议进行部分信息的交换，如：huge files，e-mail，实时信息。我们需要高度优化的协议实现，来完成一些特殊目的。比如，你想实现一款专门的HTTP服务器，以支持基于AJAX的聊天应用,流媒体，大文件传输。你需要设计和实现一个完整的新协议，不可避免需要处理遗留协议，在不影响性能和稳定的情况下，实现新协议速度能有多块？

1.2 解决方案

Netty 致力于提供异步，基于事件驱动的网络应用框架，是一款进行快速开发高性能，可伸缩的协议服务器和客户端工具。换句话说，Netty是一个快速和容易开发的NIO客户端，服务端网络框架，它简化和使用流式方式处理网络编程，如TCP,UDP。

"快速和容易“，并不代表netty存在可维护性和性能问题。它很完美的提供FTP,SMTP,HTTP，二进制和基于文本的协议支持。有的用户可能已经发现了拥有同样有点的其他网络应用框架。你可能想问：netty和他们的区别？这个问题不好回答，Netty被设计成提供最合适的API和实现，会让你的生活更简单。

2.开始

本节使用一些简单的例子让你快速的感知netty的核心结构。阅读本节之后，你可以熟练掌握netty，可以写一个client和server。

准备

JDK 1.6+

最新版本的netty:下载地址

maven依赖


   io.netty
   netty-all
   ${netty.version}

2.1写一个Discard服务

最简单的协议，不是'hello world',而是DISCARD。这个协议抛弃接收的数据，没有响应。

协议实现，唯一需要做的一件事就是无视所有接收到的数据，让我们开始吧。

直接上Handler的实现，它处理来自netty的I/O事件。

package io.netty.examples.discard;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.util.ReferenceCountUtil;
/**
 * Handles a server-side channel.
 */
public class DiscardServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter { // (1)

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) { // (2)
        // Discard the received data silently.
        ((ByteBuf) msg).release(); // (3)
        /*
        //也可以这样
         try {        // Do something with msg
              } finally {
                      ReferenceCountUtil.release(msg);
            }        
        */
        
    }


    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) { // (4)
        // Close the connection when an exception is raised.
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

1）DiscardServerHandler继承了ChannelInboundHandlerAdapter，

实现了ChannelInboundHandler接口。ChannelInboundHandler提供了多个可重写的事件处理方法。现在，继承了ChannelInboundHandlerAdapter，而不用自己实现handler接口。

2)重写了channelRead()，这个方法在接收到新信息时被调用。信息类型是ByteBuf

3)实现Discard协议，ByteBuf是reference-counted对象，必须显示的调用release(),进行释放。需要记住handler的责任包括释放任意的reference-counted对象。

4)exceptionCaught()，当发生异常时调用，I/O异常或Handler处理异常。一般情况下，在这里可以记录异常日志，和返回错误码。

到了这里，完成了一半，接下来编写main()，启动Server

package io.netty.examples.discard;

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;

import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.examples.discard.time.TimeServerHandler;

/**
 * Discards any incoming data.
 */
public class DiscardServer {

    private int port;

    public DiscardServer(int port) {
        this.port = port;
    }

    public void run() throws Exception {
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(); // (1)
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap(); // (2)
            b.group(bossGroup, workerGroup)
             .channel(NioServerSocketChannel.class) // (3)
             .childHandler(new ChannelInitializer() { // (4)
                 @Override
                 public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                     ch.pipeline().addLast(new TimeServerHandler());
                 }
             })
             .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)          // (5)
             .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true); // (6)

            // Bind and start to accept incoming connections.
            ChannelFuture f = b.bind(port).sync(); // (7)

            // Wait until the server socket is closed.
            // In this example, this does not happen, but you can do that to gracefully
            // shut down your server.
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            workerGroup.shutdownGracefully();
            bossGroup.shutdownGracefully();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int port;
        if (args.length > 0) {
            port = Integer.parseInt(args[0]);
        } else {
            port = 8080;
        }
        new DiscardServer(port).run();
    }
}

NioEventLoopGroup 是一个多线程的处理I/O操作Event Loop(这是异步机制特点） Netty 提供了多个 EventLoopGroup，支持多种传输方式。在这个例子中，我们使用了2个NioEventLoopGroup。
第一个，叫"boss",接收进入的连接，第二个经常叫“worker",一旦boss接收了连接并注册连接到这个worker,worker就会处理这个连接。多少个线程被使用？，EventLoopGroup拥有多少个Channel？都可以通过构造函数配置
ServerBootstrap是建立server的帮助类。你可以使用Channel直接创建server,注意，这个创建过程非常的冗长，大部分情况，你不需要直接创建。
指定 NioServerSocketChannel类，当接收新接入连接时，被用在Channel的初始化。
这个handler，初始化Channel时调用。ChannelInitializer是一个专门用于配置新的Channel的Handler，一般为Channel配置ChannelPipeline。当业务复杂时，会添加更多的handler到pipeline.
你可以设置影响Channel实现的参数，比如keepAlive..
option() 影响的是接收进入的连接 的NioServerSocketChannel ;childOption()影响的是来自父 ServerChannel分发的Channel, 在本例中是 NioServerSocketChannel
保证工作准备好了

通过telnet进行测试。

输入telnet 127.0.0.1 8080

Netty4.x用户指导（1）3个HelloWorld小例子

由于是Discard协议，一没响应，二服务端也没输出。通过测试，只能确认是服务正常启动了。

调整下Handler逻辑，修改channelRead()方法。

@Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
    ByteBuf in = (ByteBuf) msg;
        try {
           while (in.isReadable()) { // (1)
             System.out.print((char) in.readByte());
            System.out.flush();
             }
    } finally {
            ReferenceCountUtil.release(msg); // (2)
    }
}

修改之后，在使用telnet测试。你在命令行中输入什么，在服务端就能看到什么！(只能是英文)

2.2写一个Echo服务

作为一个服务，没有返回响应信息，明显是不合格的。接下来实现Echo协议，返回响应信息。与前面的Discard服务实现唯一的不同点就是Handler，需要回写接收到的信息，而不是打印输出。

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
        ctx.write(msg); // (1)
        ctx.flush(); // (2)
    }

1）ChannelHandlerContext提供多个方法，触发I/O事件。在这里，不需要像Discard一样释放接收的信息。

2）ctx.write(Object)不能保证完全写入，底层存在缓存，需要通过ctx.flush()刷新,保证完全写入。

完成。

2.3写一个Time服务

时间协议见 TIME protocol。和前面2个协议不同，服务将发送一个32位的integer值。不需要接收信息，一旦信息发出，将关闭连接。在这个例子中，将学到如何构造和发送信息，并在完成时关闭连接。

由于我们不需要接收信息，所以不需要channelRead()方法，而是使用channelActive（）。

package io.netty.example.time;public class TimeServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {    @Override
    public void channelActive(final ChannelHandlerContext ctx) { // (1)
        final ByteBuf time = ctx.alloc().buffer(4); // (2)
        time.writeInt((int) (System.currentTimeMillis() / 1000L + 2208988800L));        final ChannelFuture f = ctx.writeAndFlush(time); // (3)
        f.addListener(new ChannelFutureListener() {            @Override
            public void operationComplete(ChannelFuture future) {                assert f == future;
                ctx.close();
            }
        }); // (4)
    }    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

1）channelActive()在连接建立和准备完成时调用。

2) 发送一个新消息，需要分配一个buff.将来写入一个4位的integer值。获取当前的 ByteBufAllocator，可以通过ChannelHandlerContext.alloc()获取。

3）注意没有java.nio.ByteBuffer.flip(),(nio 读写切换时使用),这是因为netty重写了Buffer,维护了2个指示器，分别用来(reader index)读取和( writer index )写入。

注意：ChannelHandlerContext.write() (and writeAndFlush())返回的ChannelFuture 。ChannelFuture 代表一个尚未发生的I/O操作。这一个是异步操作，会触发通知listeners 。这儿的意思是当ChannelFuture完成时，才会调用close()。

最终版的Server Handler

package io.netty.examples.time;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelFutureListener;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;

public class TimeServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    @Override
    public void channelActive(final ChannelHandlerContext ctx) { // (1)
        final ByteBuf time = ctx.alloc().buffer(4); // (2)
        time.writeInt((int) (System.currentTimeMillis() / 1000L + 2208988800L));

        final ChannelFuture f = ctx.writeAndFlush(time); // (3)
        f.addListener(new ChannelFutureListener() {
            @Override
            public void operationComplete(ChannelFuture future) {
                assert f == future;
                ctx.close();
            }
        }); // (4)
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

接下来实现Time客户端

与Echo和Discard协议不同，人不能很好的将32位的integer，转换为可以理解的日期数据。通过学习本节，可以学习如何写一个Client。这和前面的EchoServer，DiscardServer实现有很大的不同。

package io.netty.examples.time;

import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;

public class TimeClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String host = "127.0.0.1";
        int port = Integer.parseInt("8080");
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

        try {
            Bootstrap b = new Bootstrap(); // (1)
            b.group(workerGroup); // (2)
            b.channel(NioSocketChannel.class); // (3)
            b.option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true); // (4)
            b.handler(new ChannelInitializer() {
                @Override
                public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                    ch.pipeline().addLast(new TimeClientHandler());
                }
            });

            // Start the client.
            ChannelFuture f = b.connect(host, port).sync(); // (5)

            // Wait until the connection is closed.
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

Bootstrap is similar to ServerBootstrap except that it's for non-server channels such as a client-side or connectionless channel.
如果只使用一个 EventLoopGroup,它会被当成boss group 和 worker group. boss worker不会再client使用。
代替NioServerSocketChannel, NioSocketChannel 是一个客户端的Channel.
注意没有使用 childOption() ，因为客户端没有上级。
调用connect()，而不是 bind()

下面是对应的Handler

package io.netty.examples.time;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;

import java.util.Date;

public class TimeClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
        ByteBuf m = (ByteBuf) msg; // (1)
        try {
            long currentTimeMillis = (m.readUnsignedInt() - 2208988800L) * 1000L;
            ctx.close();
        } finally {
            m.release();
        }
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

In TCP/IP, Netty reads the data sent from a peer into a ByteBuf.

测试过程：略。

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