IM - 优化

1. 前言

前面两个章节分别实现控制台版本的单聊和群聊的功能实现，通过这两个小案例来体验 Netty 的真实开发场景，其实在真实 Netty 开发当中，是非常的简单的，但是前面花那么多的篇幅去讲解 Netty 的核心组件和理论，主要目的是让大家可以了解其原理，才能写出高质量的 Netty 代码。虽然 Netty 的性能很高，但是不代表作出来的项目是性能很高的，本节主要讲解如何去优化 Netty。

2. 常见优化方案

2.1 优化架构图

2.2 优化细节说明

常见的细节优化

1. 心跳检测，主要是避免连接假死现象；
2. 连接断开，则删除通道绑定属性、删除对应的映射关系，这些信息都是保存在内存当中的，如果不删除则造成资源浪费；
3. 性能问题，用户 ID 和 Channel 的关系绑定存在内存当中，比如：Map<Integer,Channel>，key 是用户 ID，value 是 Channel，如果用户量多的情况（客户端数量过多），那么服务端的内存将被消耗殆尽；
4. 性能问题，每次服务端往客户端推送消息，都需要从 Map 里面查找到对应的 Channel，如果数量比较大和查询频繁的情况下如何保证查询性能；
5. 安全性问题，HashMap 是线程不安全的，并发情况下，我们如何去保证线程安全；
6. 身份校验，如何 LoginHandler 是负责登录认证的业务 Handler，AuthHandler 是负责每次请求时校验该请求是否已经认证了，这些 Handler 在链接就绪时已经被添加到 Pipeline 管道当中，其实，我们可以采用热插拔的方式去把一些在做业务操作时用不到的 Handler 给剔除掉。

以上是开发当中，需要去注意的点，当然还有很多其他的细节，比如：线程池这块，需要大家慢慢去从实战中积累。

本节主要的内容主要是在单聊和群聊基础上完善几点内容，具体如下：

1. 无论客户端还是服务端都分别只有一个 Handler，这样的话，业务越来越多，Handler 里面的代码就会越来越臃肿，我们应该想办法把 Handler 拆分成各个独立的 Handler；
2. 如何拆分的 Handler 很多，每次有连接进来，那么都会触发 initChannel () 方法，所有的 Handler 都得被 new 一遍，我们应该把这些 Handler 改成单例模式。 不需要每次都 new，提高效率；
3. 发送消息，无论是单聊还是群聊，对方不在线，则把消息缓存起来，等待其上线再推送给他；
4. 连接断开，无论是主动和被动，需要删除 Channel 属性、删除用户和 Channel 映射关系。

3. 业务拆分以及单例模式

主要优化细节如下：

1. 自定义 Handler 继承 SimpleChannelInboundHandler，那么解码的时候，会自动根据数据格式类型转到相应的 Handler 去处理；
2. @Shareable 修饰 Handler，保证 Handler 是可共享的，避免每次都创建一个实例。

3.1 登录 Handler

@ChannelHandler.Sharable
public class ClientLogin2Handler extends SimpleChannelInboundHandler<LoginResBean> {
    //1.构造函数私有化，避免创建实体
   	private ClientLogin2Handler(){}
    //2.定义一个静态全局变量
    public static ClientLogin2Handler instance=null;
    //3.获取实体方法
    public static ClientLogin2Handler getInstance(){
        if(instance==null){
            synchronized (ClientLogin2Handler.class){
                if(instance==null){
                    instance=new ClientLogin2Handler();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
    
    protected void channelRead0(
        ChannelHandlerContext channelHandlerContext, 
        LoginResBean loginResBean) throws Exception {
        
        //具体业务代码，参考之前
    }
}

3.2 消息发送 Handler

@ChannelHandler.Sharable
public class ClientMsgHandler extends SimpleChannelInboundHandler<MsgResBean> {
    //1.构造函数私有化，避免创建实体
   	private ClientMsgHandler(){}
    //2.定义一个静态全局变量
    public static ClientMsgHandler instance=null;
    //3.获取实体方法
    public static ClientMsgHandler getInstance(){
        if(instance==null){
            synchronized (ClientMsgHandler.class){
                if(instance==null){
                    instance=new ClientMsgHandler();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
    
    protected void channelRead0(
        ChannelHandlerContext channelHandlerContext, 
        MsgResBean msgResBean) throws Exception {

        //具体业务代码，参考之前
    }
}

3.3 initChannel 方法

.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
    @Override
    public void initChannel(SocketChannel ch) {
        //1.拆包器
        ch.pipeline().addLast(new LengthFieldBasedFrameDecoder(Integer.MAX_VALUE,5,4));
		//2.解码器
        ch.pipeline().addLast(new MyDecoder());
        //3.登录Handler，使用单例获取
        ch.pipeline().addLast(ClientLogin2Handler.getInstance());
        //4.消息发送Handler,使用单例获取
        ch.pipeline().addLast(ClientMsgHandler.getInstance());
        //5.编码器
        ch.pipeline().addLast(new MyEncoder());
    }
});

总结，这种模式是开发当中常用的，可以更好的维护代码以及提高应用性能。

4. 数据缓存

为了提高用户体验，在发送消息（推送消息）时，如果接收方不在线，则应该把消息缓存起来，等对方上线时，再推送给他。

4.1 数据缓存到集合

//1.定义一个集合存放数据（真实项目可以存放数据库或者redis缓存），这样数据比较安全。
private List<Map<Integer,String>> datas=new ArrayList<Map<Integer,String>>();

//2.服务端推送消息
private void pushMsg(MsgReqBean bean,Channel channel){
    Integer touserid=bean.getTouserid();
    Channel c=map.get(touserid);

    if(c==null){//对方不在线
        //2.1存放到list集合
        Map<Integer,String> data=new HashMap<Integer, String>();
        data.put(touserid,bean.getMsg());
		datas.add(data);
        
        //2.2.给消息“发送人”响应
        MsgResBean res=new MsgResBean();
        res.setStatus(1);
        res.setMsg(touserid+">>>不在线");
        channel.writeAndFlush(res);
        
    }else{//对方在线
        //2.3.给消息“发送人”响应
        MsgResBean res=new MsgResBean();
        res.setStatus(0);
        res.setMsg("发送成功);
        channel.writeAndFlush(res);
        
        //2.4.给接收人推送消息
        MsgRecBean res=new MsgRecBean();
        res.setFromuserid(bean.getFromuserid());
        res.setMsg(bean.getMsg());
        c.writeAndFlush(res);
    }
}

4.2 上线推送

private void login(LoginReqBean bean, Channel channel){
    Channel c=map.get(bean.getUserid());
    LoginResBean res=new LoginResBean();
    if(c==null){
        //1.添加到map
        map.put(bean.getUserid(),channel);
        //2.给通道赋值
        channel.attr(AttributeKey.valueOf("userid")).set(bean.getUserid());
        //3.登录响应
        res.setStatus(0);
        res.setMsg("登录成功");
        res.setUserid(bean.getUserid());
        channel.writeAndFlush(res);
        
        //4.根据user查找是否有尚未推送消息
		//思路：根据userid去lists查找.......
        
    }else{
        res.setStatus(1);
        res.setMsg("该账户目前在线");
        channel.writeAndFlush(res);
    }
}

5. 连接断开事件处理

如果客户端网络故障导致连接断开了（非主动下线），那么服务端就会监听到连接的断开，此时应该删除对应的 map 映射关系，否则影响客户端的下次同一个账号登录，以及大量的客户端掉线，但是映射关系没有删除掉，导致服务器资源没有得到释放。

5.1 正确写法

实例：

public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    //映射关系
    private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();
    
    //连接断开，触发该事件
    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        //1.获取Channel
        Channel channel=ctx.channel();

        //2.从map里面，根据Channel找到对应的userid
        Integer userid=null;
        for(Map.Entry<Integer, Channel> entry : map.entrySet()){
            Integer uid=entry.getKey();
            Channel c=entry.getValue();
            if(c==channel){
                userid=uid;
            }
        }
		//3.如果userid不为空，则需要做以下处理
        if(userid!=null){
            //3.1.删除映射
            map.remove(userid);
            //3.2.移除标识
            ctx.channel().attr(AttributeKey.valueOf("userid")).remove();
        }
    }
}

5.2 错误写法

Channel 断开，服务端监听到连接断开事件，但是此时 Channel 所绑定的属性已经被移除掉了，因此这里无法直接获取的到 userid。

实例：

public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    //映射关系
    private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();
    
    //连接断开，触发该事件
    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        //1.获取Channel绑定的userid
        Object userid=channel.attr(AttributeKey.valueOf("userid")).get();

        //2.如果userid不为空
        if(userid!=null){
            //1.删除映射
            map.remove(userid);
            //2.移除标识
            ctx.channel().attr(AttributeKey.valueOf("userid")).remove();
        }
    }
}

6. 小结

本节内容还是相对容易理解的，主要是优化前面实现的聊天功能，主要优化是业务 Handler 的拆分以及使用单例模式、接受人不在线则缓存数据，等其上线再推送、监听连接断开删除对应的映射关系。