netty源码解解析(4.0)-11 Channel NIO实现-概览

 　  结构设计

　　Channel的NIO实现位于io.netty.channel.nio包和io.netty.channel.socket.nio包中，其中io.netty.channel.nio是抽象实现，io.netty.channel.socket.nio最终实现。下面是Channel NIO相关类的派生图:

　　NIO实现最终派生出3个类型NioServerSocketChannel实现了tcp server, NioSocketChannel实现了tcp client, NioDatagramChannel实现了udp socket。

　　整个NIO实现分为三个层次:

　　AbstractNioChannel抽象层

　　对channel进行基本的初始化工作，把channel设置成非阻塞模式。

　　实现Channel.Unsafe的connect方法框架，提供给了doConnection, doFinishConnect两个抽象方法，把真正的连接操作交给子类实现。

　　覆盖了AbstractChannel的doRegister，doDeregister方法，正两个方法实现了Channel的selectionKey的注册和注销。

　　实现AbstractChannel的doClose, 这个方法并没有真正关闭channel动作。

　　形如doXXX的方法是，AbstractChannel提供的扩展点，在<<netty源码解解析(4.0)-3 Channel的抽象实现>>的末尾，给出了这些扩展点的详细列表。

　　AbstractNioByteChannel, AbstractNioMessageChannel抽象层

　　这两个类主要实现read和write的框架，它们的实现大致相同AbstractNioByteChannel读写的是byte array，而AbstractNioMessageChannel读的时候会把byte array转换成结构化的对象，写的时候把结构化对象序列化成byte array。

　　AbstractNioByteChannel定义了3个抽象方法用来实现真正的读写操作: doReadBytes, doWriteBytes, doWriteFileRegion。

　　AbstractNioMessageChannel第了两个2个抽象方法用来实现真正的结构化数据类型的读写: doReadMessages, doWriteMessage。

　　NioServerSocketChannel, NioSocketChannel, NioDatagramChannel最终实现

　　封装NIO API调用，真正的I/O操操作和socket相关的api调用都在这一层实现。　　

　　使用方式

　　使用过netty的人都知道，netty提供了ServerBootstrap和Bootstrap类帮助用户方便地创建服务器端和客户端应用，但这不是必须的。仅仅使用NioServerSocketChannel, NioSocketChannel, NioDatagramChannel和NioEventLoopGroup就可以用开发tcp的server和client, 及udp应用。

　　为了能让读者能够更清晰地理解NioEventLoopGroup和Channel直接的关系，下面给出了最原始的使用使用netty框架的代码。

　　tcp server实现

 1 import io.netty.buffer.ByteBuf; 2 import io.netty.channel.*; 3 import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup; 4 import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel; 5  6 import java.net.InetSocketAddress; 7 import java.nio.charset.Charset; 8  9 public class TcpServer {10     private NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();11 12     public static void main(String[] argc){13         TcpServer server = new TcpServer();14         server.start();15 16         while(true){17             try{18                 Thread.sleep(1000);19             }catch (Exception e){20                 break;21             }22         }23 24         server.stop();25     }26 27     public void start(){28         NioServerSocketChannel server = new NioServerSocketChannel();29 30         ChannelPipeline pipleline = server.pipeline();31         pipleline.addFirst(new ServerHandler());32 33         group.register(server).addListener(new ChannelFutureListener() {34             @Override35             public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {36                 server.bind(new InetSocketAddress(9001));37                 System.out.println("server listen add:"+9001);38             }39         });40     }41     public void stop(){42         group.shutdownGracefully();43     }44 45     private class ServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter{46 47         @Override48         public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception{49             Channel child = (Channel)msg;50 51             child.pipeline().addLast(new ChildHandler());52 53             group.register(child);54 55         }56     }57 58     private class ChildHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter{59 60         @Override61         public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {62             System.out.println("connected");63         }64 65         @Override66         public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {67             System.out.println("closed");68         }69 70         @Override71         public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception{72             Channel chnl = ctx.channel();73             ByteBuf data = (ByteBuf)msg;74 75             System.out.println("recv: "+data.toString(Charset.forName("utf-8")));76             chnl.write(msg);77         }78 79         @Override80         public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {81             ctx.channel().flush();82         }83 84     }85 }

　　一个channel创建之后，首先要做的事就是向pipleline中添加handler，然后才是把它注册到NioEventLoopGroup中(第31，33行)。这个顺序不能错，否则，handler的handlerAdded，channelRegistered和channelActive将不会被调用。当NioServerSocketChannel收到一个连接时，ServerHandler的的channelRead方法将会被调用，的新建好的连接当成参数传递进来，第49-53行是对新连接的初始化代码。

　　tcp client实现

import io.netty.buffer.ByteBuf;import io.netty.channel.*;import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;import java.net.InetSocketAddress;import java.nio.charset.Charset;public class TcpClient {    public static void main(String[] args){
        NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();

        NioSocketChannel client = new NioSocketChannel();
        client.pipeline().addLast(new ClientInboundHandler());

        group.register(client);

        client.connect(new InetSocketAddress(9001));        try{
            Thread.sleep(3000);
        }catch (Exception e){

        }
        group.shutdownGracefully();
    }    private static class ClientInboundHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter{
        @Override        public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
            System.out.println("connected");
            Channel chnl = ctx.channel();
            ByteBuf buf = chnl.alloc().buffer();
            buf.writeBytes( "this is test".getBytes());
            chnl.writeAndFlush(buf);
        }

        @Override        public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
            System.out.println("closed");
        }

        @Override        public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception{
            ByteBuf data = (ByteBuf)msg;
            System.out.println("recv: "+data.toString(Charset.forName("utf-8")));
            ctx.channel().close();
        }
    }

}

　　client的实现比server实现相对简单，添加handler，register顺序和server一致。只有把一个channel注册到gruop中之后才能调用它的方法，应为channel的大多数方法都需要通过pipleline调用，而pipleline需要在eventLoop中执行。

　　udp没有server和client的区别，这里为了使代码更加清晰，把server和client代码区分开来。

　　udp server

import io.netty.buffer.ByteBuf;import io.netty.channel.*;import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;import io.netty.channel.socket.DatagramPacket;import io.netty.channel.socket.nio.NioDatagramChannel;import java.net.InetSocketAddress;import java.nio.charset.Charset;public class UdpServer {    public static void main(String[] args){
        NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();

        NioDatagramChannel chnl = new NioDatagramChannel();
        chnl.pipeline().addLast(new UdpHandler());

        group.register(chnl).addListener(new ChannelFutureListener() {
            @Override            public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
                chnl.bind(new InetSocketAddress(9002));
                System.out.println("udp bind at:"+9002);
            }
        });        while(true){            try{
                Thread.sleep(1000);
            }catch (Exception e){                break;
            }
        }
        group.shutdownGracefully();
    }    private static class UdpHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

        @Override        public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
            System.out.print("udp channel active");
        }

        @Override        public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception{
            Channel chnl = ctx.channel();
            DatagramPacket pkg = (DatagramPacket)msg;
            ByteBuf content = pkg.content();
            InetSocketAddress from = pkg.sender();
            System.out.println("recv: "+content.toString(Charset.forName("utf-8"))+" from:"+from.toString());
            pkg = new DatagramPacket(content, from);
            chnl.write(pkg);
        }

        @Override        public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
            ctx.channel().flush();
        }
    }
}

　　udp client

import io.netty.buffer.ByteBuf;import io.netty.channel.*;import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;import io.netty.channel.socket.DatagramPacket;import io.netty.channel.socket.nio.NioDatagramChannel;import java.net.InetSocketAddress;import java.nio.charset.Charset;public class UdpClient {    public static void main(String[] args){
        NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();

        NioDatagramChannel chnl = new NioDatagramChannel();
        chnl.pipeline().addLast(new UdpHandler());

        group.register(chnl).addListener(new ChannelFutureListener() {
            @Override            public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
                chnl.bind(new InetSocketAddress(0));
            }
        });        try{
            Thread.sleep(3000);
        }catch (Exception e){
        }
        group.shutdownGracefully();
    }    private static class UdpHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

        @Override        public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
            System.out.print("udp channel active");
            Channel chnl = ctx.channel();
            ByteBuf content = chnl.alloc().buffer();
            content.writeBytes("udp message".getBytes());
            chnl.writeAndFlush(new DatagramPacket(content, new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9002)));
            System.out.println("send message");
        }

        @Override        public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception{
            DatagramPacket pkg = (DatagramPacket)msg;
            ByteBuf content = pkg.content();
            InetSocketAddress from = pkg.sender();
            System.out.println("recv: "+content.toString(Charset.forName("utf-8"))+" from:"+from.toString());
        }
    }
}

　　NioDatagramChannel和NioSocketChannel的初始化过程大致相同。它们的不同点是，NioSocketChannel在connect之后处于active状态，NioDatagramChannel是在bind之后处于才处于active状态。

原文出处：https://www.cnblogs.com/brandonli/p/10210592.html 

作者：自带buff