Netty权威指南：Netty总结-客户端创建

news2024/11/14 16:03:23

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

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
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
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;
创建默认的ChannelHandler Pipeline，用于调度和执行网络事件;
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
注册对应的网络监听状态位到多路复用器;
由多路复用器在I/0现场中轮询各Channel，处理连接结果;
如果连接成功，设置Future结果，发送连接成功事件，触发ChannelPipeline执行
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。

连接成功，返回True;
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;
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。