Netty权威指南:Netty总结-客户端创建

news2024/11/22 11:39:36

第十四章 客户端创建

14.1 Netty客户端创建流程分析

BootStrap是socket客户端创建工具类,通过Bootstrap可以方便地创建Netty客户端发起异步TCP连接操作

14.1.1 客户端创建时序图

在这里插入图片描述

14.1.2 客户端流程分析

  1. 用户线程创建BootStrap实例,通过API设置创建客户端相关的参数,异步发起客户端连接
  2. 创建处理客户端连接、I/O读写的Reactor线程组NioEventLoopGroup。通过构造函数指定I/O线程的个数,默认为cpu核数的两倍
  3. 通过 Bootstrap的ChannelFactory和用户指定的Channel 类型创建用于客户端连接的 NioSocketChannel,它的功能类似于JDK NIO类库提供的 SocketChannel;
  4. 创建默认的ChannelHandler Pipeline,用于调度和执行网络事件;
  5. 异步发起TCP连接,判断连接是否成功。如果成功,则直接将NioSocketChannel注册到多路复用器上,监听读操作位,用于数据报读取和消息发送:如果没有立即连接成功,则注册连接监听位到多路复用器,等待连接结果
  6. 注册对应的网络监听状态位到多路复用器;
  7. 由多路复用器在I/0现场中轮询各Channel,处理连接结果;
  8. 如果连接成功,设置Future结果,发送连接成功事件,触发ChannelPipeline执行
  9. 由ChannelPipeline调度执行系统和用户的ChannelHandler,执行业务逻辑

14.2 源码分析

public class EchoClient {  
  
    private final String host;  
    private final int port;  
    private final int firstMessageSize;  
  
    public EchoClient(String host, int port, int firstMessageSize) {  
        this.host = host;  
        this.port = port;  
        this.firstMessageSize = firstMessageSize;  
    }  
  
    public void run() throws Exception {  
        // Configure the client.  
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();  
        try {  
            Bootstrap b = new Bootstrap();  
            b.group(group)  
             .channel(NioSocketChannel.class)  
             .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)  
             .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {  
                 @Override  
                 public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {  
                     ch.pipeline().addLast(  
                             //new LoggingHandler(LogLevel.INFO),  
                             new EchoClientHandler(firstMessageSize));  
                 }  
             });  
  
            // Start the client.  
            ChannelFuture f = b.connect(host, port).sync();  
  
            // Wait until the connection is closed.  
            f.channel().closeFuture().sync();  
        } finally {  
            // Shut down the event loop to terminate all threads.  
            group.shutdownGracefully();  
        }  
    }  
  
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
        final String host = args[0];  
        final int port = Integer.parseInt(args[1]);  
        final int firstMessageSize;  
        if (args.length == 3) {  
            firstMessageSize = Integer.parseInt(args[2]);  
        } else {  
            firstMessageSize = 256;  
        }  
  
        new EchoClient(host, port, firstMessageSize).run();  
    }  
}  

EchoClientHandler 实现:

public class EchoClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {  
  
    private static final Logger logger = Logger.getLogger(  
            EchoClientHandler.class.getName());  
  
    private final ByteBuf firstMessage;  
  
    /** 
     * Creates a client-side handler. 
     */  
    public EchoClientHandler(int firstMessageSize) {  
        if (firstMessageSize <= 0) {  
            throw new IllegalArgumentException("firstMessageSize: " + firstMessageSize);  
        }  
        firstMessage = Unpooled.buffer(firstMessageSize);  
        for (int i = 0; i < firstMessage.capacity(); i ++) {  
            firstMessage.writeByte((byte) i);  
        }  
    }  
  
    @Override  
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) {  
        ctx.writeAndFlush(firstMessage);  
    }  
  
    @Override  
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {  
        ctx.write(msg);  
    }  
  
    @Override  
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {  
       ctx.flush();  
    }  
  
    @Override  
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {  
        // Close the connection when an exception is raised.  
        logger.log(Level.WARNING, "Unexpected exception from downstream.", cause);  
        ctx.close();  
    }  
}  

14.2.1 客户端连接辅助类BootStrap

  • 设置I/O线程组:只需要一个 EventLoopGroup,因为客户端只需要处理自己发起的连接和 I/O 操作。
  • TCP参数设置:
    1. SO_TIMEOUT:控制读取操作将阻塞多少毫秒。如果返回值为0,计时器就被禁止了,该线程将无限期阻塞;
    2. SO_SNDBUF:套接字使用的发送缓冲区大小;
    3. SO_RCVBUF:套接字使用的接收缓冲区大小
    4. SO_REUSEADDR:用于决定如果网络上仍然有数据向旧的ServerSocket传输数据,是否允许新的ServerSocket绑定到与旧的ServerSocket同样的端口上。SOREUSEADDR选项的默认值与操作系统有关,在某些操作系统中,允许重用端口,而在某些操作系统中不允许重用端口
    5. CONNECT_TIMEOUT_MILLIS:客户端连接超时时间,由于NO原生的客户端并不提供设置连接超时的接口,因此,Netty采用的是自定义连接超时定时器负责检测和超时控制;
    6. TCP_NODELAY:激活或禁止TCP_NODELAY 套接字选项,它决定是否使用 Nagle算法,如果是时延敏感型的应用,建议关闭Nagle算法
  • channel接口:对于TCP客户端,默认使用NioSocketChannel
  • Handler接口:提供ChannelInitializer,调用initChannel接口,设置用户ChannelHandler
  • 最后发起连接

14.2.2 客户端连接操作

首先创建和初始化NioSocketChannel,从NioEventLoopGroup中获取NioEventLoop,再创建NioSocketChannel,初始化Channel之后,注册到Selector上。创建链路后发起TCP连接,调用doConnect0,最终调用HeadHandler的connect方法,最终调用UNsafe的connect方法。

需要注意的是,SocketChannel执行connect()操作后有以下三种结果。

  1. 连接成功,返回True;
  2. 暂时没有连接上,服务端没有返回ACK应答,连接结果不确定,返回False;
  3. 连接失败,直接抛出IO异常。

如果是第二种结果,需要将NioSocketChannel中的selectionKey设置为OP_CONNECT监听连接结果。
异步连接返回之后,需要判断连接结果,如果连接成功,则触发ChannelActive事件代码如下。最终将SelectionKey设置为OP_READ.

14.2.3 异步连接结果通知

Selector轮询客户端连接Channel,当服务端返回握手应答后,对结果进行判断。调用unsafe.finishConnect()中的doFinishConnect判断,返回true表示连接成功,其他值或异常表示连接失败,成功后调用fulfillConnectPromise, 最终pipeline调用fireChannelActive。

14.2.4 客户端连接超时机制

可通过CONNECT_TIMEOUT_MILLIS配置项设置连接超时时间,发起连接的同时开启定时器,超时后将异常返回给connectPromise,同时关闭客户端连接。如果超时前获得链接结果则删除定时器。

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