dubbo 做爲 RPC 框架,需要進行跨 JVM 通信,要保證高性、穩定的進行遠程通信。dubbo 底層通信選擇了 netty 這個 nio 框架做爲默認的網絡通信框架並且通過自定義協議進行通信。dubbo 支持以下網絡通信框架:
- Netty(默認)
- Mina
- Grizzly
1、 netty 簡介
在網絡編碼領悟,Netty 是 Java 的卓越框架。它封裝了 Java NIO 操作的複雜性,使得開發者能夠使用其提供的簡易 API 就能夠開發出高效的網絡程序。
首先我們來看一下 netty 裏面的關鍵特性:
分類 | Netty的特性 |
---|---|
設計 | 統一的 API ,支持多種傳輸類型,阻塞和非阻塞的簡單 簡單而強大的線程模型 真正的無連接數據報套接字支持 鏈接邏輯組件以支持複用 |
易於使用 | 詳實的 javadoc 和大量的示例集 不需要超過 JDK 1.6 的依賴 |
性能 | 擁有比 Java 核心 API 更高的吞吐量以及更低的延遲 得益於池化和複用,擁有更低的資源消耗 最少的內存複製 |
健壯性 | 不會因爲慢速、快速或者超載的連接而導致 OutOfMemoryError 消除在高速網絡中 NIO 應用程序常見的不公平讀/寫比率 |
安全性 | 完整的 SSL/TLS 以及 StartTLS 支持 可用於受限環境下,如 Applet 和 OSGI |
社區驅動 | 發佈快速而頻繁 |
很多公司包含:Apple、Twitter、Facebook、Google 都在使用 Netty,並且很多流行的開源項目也在使用 Netty如:Vert.x 、Apache Cassandra 和 Elasticsearch,它們所有的核心代碼都是利用了 Netty 強大的網絡抽象。
2、netty 的核心組件
在 netty 中主要包括以下主要的核心構件塊:
- Channel
- EventLoop
- ChannelHandler
- ChannelFuture
2.1 Channel
Channel 是 Java NIO 裏面的一個基本構造。可以把它看做是傳入或傳出數據的載體,然後通過 NIO 裏面的 Buffer 來進行數據傳遞。
而在 Netty 中自己也定義了一個 Channel,它的主要作用是:
連接到網絡套接字或能夠進行輸入輸出的組件的連接操作,如讀、寫、連接和綁定。
通道提供給用戶以下功能:
- 通道的當前狀態(例如,open?connected?)
- 通道的 ChannelConfig 配置參數(例如,接收緩衝區大小)
- 通道支持的輸入/輸出操作(如讀、寫、連接和綁定)
- 通道處理與通道相關聯的所有輸入/輸出事件和請求
具體的方法可以參看 Netty 的 javadoc 中的 Channel
2.2 EventLoop
EventLoop 是 Netty 的核心概念, netty 裏面的網絡編程處理都是基於事件回調。下面的圖說明了 Channel、EventLoop、Thread 以及 EventLoopGroup 之間的關係
它們的關係是:
- 一個 EventLoopGroup 包含一個或者多個 EventLoop;
- 一個 EventLoop 在它的生命週期內只和一個 Thread 綁定;
- 所有的 EventLoop 處理的 I/O 事件都將在它專門的 Thread 被處理;
- 一個 Channel 在它的生命週期內只註冊於一個 EventLoop;
- 一個 EventLoop 可能會被分配一個或者多個 Channel;
netty 這樣的設計,一個操作 I/O 的 Channel 都會由相同的 Thread 執行的,這樣就能夠消除線程之間的同步。所以 netty 內部是通過回調來處理事件。當一個回調被觸發時相關的事件。
2.3 ChannelHandler
ChannelHandler 在 Netty 裏面的地位,大家可以理解成 Bean 在 Spring 裏面的地址。Spring 把需要操作的 POJO 抽象成 Bean,然後對於對象的管理都是可以通過 spring bean 的生命週期來進行管理。同樣的,我們在操作 Netty 的時候,其實就是操作的就是 ChannelHandler。
在上一個小節闡述了 EventLoop 在一個線程裏面管理 I/O 操作 Channel 的生命週期。而 netty 的內部是通過回調來處理相關的事件。理解 ChannelHandler 其實可以理解成 Java Servlet 裏面的 Filter.
而 Netty 在處理 Channel 的時候也是類似的。只不過它區別得更加明確, 入站的時候使用是 ChannelHandler 的子接口 ChannelInboundHandler,而出站使用的 ChannelHandler 的子接口 ChannelOutboundHandler,然後 ChannelPipeline 提供了 ChannelHandler 鏈的容器。
具體使用 Netty 的時候可以註冊哪些回調事件,大家可以參看以下接口對應的 API:
- ChannelHandler:ChannelHandler 的註冊與刪除
- ChannelInboundHandler:ChannelHandler 的入站操作
- ChannelOutboundHandler:ChannelHandler 的出站操作
2.4 ChannelFuture
因爲 Netty 裏面的操作都是異步的,所以一個操作可能不會立即返回。這樣我們就需要一種用於在之後的某個時間點確定其結果的方法。因此, Netty 提供了 ChannelFuture 接口。它提供了 addListener()
方法來註冊一個 ChannelFutureListener,以便在某個操作完成時(無論是否成功) 得到通知。
可以將 ChannelFuture 看做是將來要執行的操作的結果的佔位符。它究竟什麼時候被執行則可能取決於若干因素,因此不可能準確的預測,但是可以肯定的是它將會被執行。並且,所有屬於同一個 Channel 的操作都被保證其將以它們被調用的順序被執行
3、Netty Demo
在上面的章節介紹了 Netty 裏面的核心概念,下面我們就來編寫一個 Hello World 來加深一下對上面概念的理解。
3.1 Netty Server
編寫 Server 端業務處理類,因爲需要響應客戶端傳入的信息,所以需要實現 ChannelInboundHandler 接口。作爲一個簡單的 hello world 程序,我們可以繼承 ChannelInboundHandlerAdapter 它提供了 ChannelInboundHandler 的默認實現,我們只需要重寫需要關注的方法就行了。
EchoServerHandler
@ChannelHandler.Sharable
public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
// 將接收到的消息寫給發送者,而不沖刷出站消息
ByteBuf in = (ByteBuf) msg;
System.out.println("Server received : " + in.toString(CharsetUtil.UTF_8));
ctx.write(in);
}
@Override
public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
// 將未決消息沖刷到遠程節點,並且關閉該 Channel
ctx.writeAndFlush(Unpooled.EMPTY_BUFFER).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
// 打印異常堆棧
cause.printStackTrace();
// 關閉該 Channel
ctx.close();
}
下面就需要創建引導服務器,綁定服務器並且監聽並且接收傳入連接請求的端口,配置 Channel ,用來將傳入的入站消息通知給 EchoServerHandler 實例。
EchoServer
public class EchoServer {
private final int port;
public EchoServer(int port) {
this.port = port;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
new EchoServer(8080).start();
}
public void start() throws Exception {
final EchoServerHandler serverHandler = new EchoServerHandler();
EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
try {
ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
bootstrap.group(boss, worker)
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.localAddress(new InetSocketAddress(port))
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
socketChannel.pipeline().addLast(serverHandler);
}
});
ChannelFuture future = bootstrap.bind().sync();
future.channel().closeFuture().sync();
} finally {
boss.shutdownGracefully().sync();
worker.shutdownGracefully().sync();
}
}
}
上面的服務主要做了以下幾件事:
- main() 方法引導了服務器,引導過程中所需要以下步驟
- 創建一個 ServerBootstrap 的實例用於引導和綁定服務
- 創建兩個 EventLoopGroup 實例,boss 用於接收請求,而 worker 用於真正的請求處理
- 指定服務器綁定到本地的 InetSocketAddress
- 使用一個 EventLoopGroup 的實例初始化每一個新的 Channel
- 調用 ServerBootstrap.bind() 方法綁定服務器
這個時候服務器已經初始化好了,可以 接收客戶端發送過來的請求了。
3.2 Netty Client
首先編碼客戶端處理類,客戶端處理類需要發送一個或者多個消息到服務器。並且在發送消息之後接收服務器發回的響應,最後關閉連接。
EchoClientHandler
@ChannelHandler.Sharable
public class EchoClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
// 當被通知 Channel 活躍的時候,發送消息
ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("Netty rock ! ", CharsetUtil.UTF_8));
}
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
// 打印服務端響應的信息
ByteBuf in = (ByteBuf) msg;
System.out.println("Client received : " + in.toString(CharsetUtil.UTF_8));
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
// 打印異常,並關閉 Channel
cause.printStackTrace();
ctx.close();
}
}
下面我們就需要編寫客戶端引導類,用於連接服務端並且與服務端進行通信。
EchoClient
public class EchoClient {
private final String host;
private final int prot;
public EchoClient(String host, int prot) {
this.host = host;
this.prot = prot;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
new EchoClient("localhost", 8080).start();
}
public void start() throws Exception {
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
try {
Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
bootstrap.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.remoteAddress(new InetSocketAddress(host, prot))
.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ch.pipeline().addLast(new EchoClientHandler());
}
});
ChannelFuture future = bootstrap.connect().sync();
future.channel().closeFuture().sync();
} finally {
group.shutdownGracefully().sync();
}
}
}
以上代碼做的事如下:
- 創建一個 Bootstrap 實例以初始化客戶端
- 創建一個 EventLoopGroup 實例處理創建新的連接以及處理入站和出站數據
- 爲連接服務器創建一個 InetSocketAddress 實例
- 當連接被建立時,一個 EchoClientHandler 實例會被安裝到 ChannelPipeline 中
- 一切設置完成後,調用 Bootstrap.connect() 方法連接到遠程節點
下面我們就可以測試程序的正確性了。
3.3 Test
運行服務端引導類 EchoServer,然後運行客戶端引導類 EchoClient。此時在服務端的控制檯打印以下結果:
接着在客戶端的控制檯打印以下結果:
是不是很簡單 😃
參考資料:
- Netty In Action