Netty系列之一：回显服务端和客户端

Netty是一款基于Java NIO的框架，能够建立通道、
处理事件、编解码和异常处理等，为上层应用提供了清晰、简洁的开发接口：减少用户的编码和错误，使应用开发者能够把注意力集中在业务逻辑上。

下面以回显功能为例：

一、服务端：

1. 实例化引导类

抽象类为AbstractBootstrap，服务端使用ServerBootstrap：

ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();

2. 设置参数

Netty将EventLoopGroup, Channel, Address, Handler以及其它配置都放到了AbstractBootstrap中，统一设置：


a. 设置事件组

Netty是基于事件处理的，EventLoopGroup是接口，实现类有NioEventLoopGroup和OioEventLoopGroup (Old IO即Java IO) 等：

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(); // 接受连接事件组
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); // 处理每个连接业务事件组
b.group(bossGroup, workerGroup); // 可以只使用一个group，分成两个group的好处是：业务耗时较长导致阻塞时，不会对接受连接造成影响。

b. 设置通道类型

接口为ServerSocketChannel，实现类有NioServerSocketChannel和OioServerSocketChannel。这里使用NioServerSocketChannel

b.channel(NioServerSocketChannel.class);

c. 设置服务启动绑定的地址

传入一个SocketAddress实例，指定端口即可（如8080）：

b.localAddress(new InetSocketAddress(8080))

当然，也可以在真正绑定的时候设置：

ChannelFuture f = b.bind(new InetSocketAddress(8080)).sync();

调用sync()会等待前面的方法执行完毕，后面会有很多这样的写法。
ChannelFuture就是Channel的Future类，可以拿到执行结果。

d. 设置childHandler

实现ChannelInitializer接口的initChannel方法，将处理器（业务逻辑）加到通道管道的末尾：

b.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
        ch.pipeline().addLast(new EchoServerHandler());
    }
});

3. 绑定操作

和Socket的绑定类似，如果地址已经通过localAddress设定，这里就可以调用无参方法：

ChannelFuture f = b.bind().sync();

4. 等待结束

f.channel().closeFuture().sync();

5. 最终

在finally块中关闭事件组以及线程池等资源：

group.shutdownGracefully().sync();

二、回显客户端：

和服务端大体类似。不同的地方：

1'. 设置客户端引导类：

Bootstrap b = new Bootstrap();

2'. 设置参数：

a'. 设置事件组

一个客户端只有一个通道，一个group就够了：

EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
b.group(group);

b'. 设置通道类型

根据使用要求，也可以使用其它类型的客户端通道，如OioSocketChannel：

b.channel(NioSocketChannel.class);

c'. 设置连接地址：

因为是客户端，需要指定连接的服务端主机和端口：

b.remoteAddress(new InetSocketAddress(host, port));

d'. 设置事件处理类：

注意这里的方法是handler

b.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
        ch.pipeline().addLast(new EchoClientHandler());
    }
});

3'. 连接：

这里是连接，而不是绑定。

ChannelFuture f = b.connect().sync();

如果远程地址没有在remoteAddress中设定，需要在连接时设置：

ChannelFuture f = b.connect("localhost", 8080);

三、事件处理类

EchoServerHandler，EchoClientHandler都是先往引导程序注册，事件发生时触发相应处理方法：

i. 服务器事件处理类

EchoServerHandler扩展io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter类，重写下面三个方法，当然，可以根据需要重写更多的方法：

channelRead: 服务端收到客户端发来的数据

channelReadComplete: 服务端读取客户端数据完毕

exceptionCaught: 发生异常，比如客户端关闭连接时

ii. 客户端事件处理类

EchoClientHandler扩展io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler类，重写下面三个方法：

channelActive: 连接已建立，这时可以向服务端发送数据

channelRead0: 服务端向客户端发送数据，可以读取

exceptionCaught: 发生异常，比如服务端关闭连接时

四、代码

回显服务端

public class EchoServer {

	private final int port; // 服务端绑定端口

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

	public void start() throws Exception {
		EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(); // 接受连接事件组
		EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); // 每个连接业务处理事件组

		try {
			ServerBootstrap b = new ServerBootstrap(); // 引导器
			// 指定事件组，通道、绑定地址、业务处理器
			b.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class)
					.localAddress(new InetSocketAddress(port)).childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { // 虽然EchoServerHandler和ChannelInitializer都是ChannelHandler的实现类，但这里不能直接传入EchoServerHandler，否则会导致业务处理器无法使用

						@Override
						protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
							// 将业务处理器加到通道管理线（处理器队列）的末尾
							ch.pipeline().addLast(new EchoServerHandler());
						}
					});

			ChannelFuture f = b.bind().sync(); // 绑定指定端口
			System.out.println(EchoServer.class.getName() + " started and listen on " + f.channel().localAddress());
			f.channel().closeFuture().sync();
		} finally {
			bossGroup.shutdownGracefully().sync(); // 释放资源和线程池
		}
	}

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		args = new String[1];
		args[0] = "8180";

		if (args.length != 1) {
			System.err.println("?Usage: ?" + EchoServer.class.getSimpleName() + "<port>?");
		}

		int port = Integer.parseInt(args[0]);
		new EchoServer(port).start();
	}
}

客户端

public class EchoClient {
	private final String host; // 服务器地址
	private final int port; // 服务器端口

	public EchoClient(String host, int port) {
		this.host = host;
		this.port = port;
	}

	public void start() throws Exception {
		EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
		try {
			Bootstrap b = new Bootstrap(); // 客户端引导器

			// 指定事件组、客户端通道、远程服务端地址、业务处理器
			b.group(group).channel(NioSocketChannel.class).remoteAddress(new InetSocketAddress(host, port))
					.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {

						@Override
						protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
							ch.pipeline().addLast(new EchoClientHandler());
						}
					});

			// 连接到服务端，sync()阻塞直到连接过程结束
			ChannelFuture f = b.connect().sync();

			// 等待通道关闭
			f.channel().closeFuture().sync();
		} finally {
			// 关闭引导器并释放资源，包括线程池
			group.shutdownGracefully().sync();
		}
	}

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		args = new String[2];
		args[0] = "mysit.cnsuning.com";
		args[1] = "8180";
		
		if (args.length != 2) {
			System.err.println("Usage: " + EchoClient.class.getSimpleName() + " <host> <port>");
			return;
		}

		final String host = args[0];
		final int port = Integer.parseInt(args[1]);
		new EchoClient(host, port).start();
	}
}

服务端处理

public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

	@Override
	public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
		ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
		System.out.println("Server received: " + ByteBufUtil.hexDump(buf.readBytes(buf.readableBytes()))); 缓冲内部存储读写位置，readBytes将指针后移
		// System.out.println("?Server received: ?" + msg);
		buf.resetReaderIndex(); // 重置读写位置，如果省略这一句，ctx.write(msg)往客户端发送的数据为空
		ctx.write(msg);
	}

	@Override
	public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
		// 读写完毕，调用flush将数据真正发送到客户端
		ctx.writeAndFlush(Unpooled.EMPTY_BUFFER).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
	}

	@Override
	public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
		cause.printStackTrace(); // 打印异常
		ctx.close(); // 关闭通道
	}
}

客户端处理

@Sharable
public class EchoClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<ByteBuf> {

	@Override
	public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
		// 连接建立，向服务端发送数据
		ctx.write(Unpooled.copiedBuffer("Hello Netty!", CharsetUtil.UTF_8));

		// 注意：需要调用flush将数据发送到服务端
		ctx.flush();
	}

	@Override
	public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
		// 打印异常并关闭通道
		cause.printStackTrace();
		ctx.close();
	}

	@Override
	protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf msg) throws Exception {
		// 读取服务端返回的数据并打印
		System.out.println("Client received: " + ByteBufUtil.hexDump(msg.readBytes(msg.readableBytes())));
	}
}