dubbo 做为 RPC 框架,需要进行跨 JVM 通信,要保证高性、稳定的进行远程通信。dubbo 底层通信选择了 netty 这个 nio 框架做为默认的网络通信框架并且通过自定义协议进行通信。dubbo 支持以下网络通信框架:
在网络编码领悟,Netty 是 Java 的卓越框架。它封装了 Java NIO 操作的复杂性,使得开发者能够使用其提供的简易 API 就能够开发出高效的网络程序。
首先我们来看一下 netty 里面的关键特性:
很多公司包含:Apple、Twitter、Facebook、Google 都在使用 Netty,并且很多流行的开源项目也在使用 Netty如:Vert.x 、Apache Cassandra 和 Elasticsearch,它们所有的核心代码都是利用了 Netty 强大的网络抽象。
在 netty 中主要包括以下主要的核心构件块:
Channel 是 Java NIO 里面的一个基本构造。可以把它看做是传入或传出数据的载体,然后通过 NIO 里面的 Buffer 来进行数据传递。
而在 Netty 中自己也定义了一个 Channel,它的主要作用是:
连接到网络套接字或能够进行输入输出的组件的连接操作,如读、写、连接和绑定。
通道提供给用户以下功能:
具体的方法可以参看 Netty 的 javadoc 中的 Channel
EventLoop 是 Netty 的核心概念, netty 里面的网络编程处理都是基于事件回调。下面的图说明了 Channel、EventLoop、Thread 以及 EventLoopGroup 之间的关系
它们的关系是:
netty 这样的设计,一个操作 I/O 的 Channel 都会由相同的 Thread 执行的,这样就能够消除线程之间的同步。所以 netty 内部是通过回调来处理事件。当一个回调被触发时相关的事件。
ChannelHandler 在 Netty 里面的地位,大家可以理解成 Bean 在 Spring 里面的地址。Spring 把需要操作的 POJO 抽象成 Bean,然后对于对象的管理都是可以通过 spring bean 的生命周期来进行管理。同样的,我们在操作 Netty 的时候,其实就是操作的就是 ChannelHandler。
在上一个小节阐述了 EventLoop 在一个线程里面管理 I/O 操作 Channel 的生命周期。而 netty 的内部是通过回调来处理相关的事件。理解 ChannelHandler 其实可以理解成 Java Servlet 里面的 Filter.
而 Netty 在处理 Channel 的时候也是类似的。只不过它区别得更加明确, 入站的时候使用是 ChannelHandler 的子接口 ChannelInboundHandler,而出站使用的 ChannelHandler 的子接口 ChannelOutboundHandler,然后 ChannelPipeline 提供了 ChannelHandler 链的容器。
具体使用 Netty 的时候可以注册哪些回调事件,大家可以参看以下接口对应的 API:
因为 Netty 里面的操作都是异步的,所以一个操作可能不会立即返回。这样我们就需要一种用于在之后的某个时间点确定其结果的方法。因此, Netty 提供了 ChannelFuture 接口。它提供了 addListener() 方法来注册一个 ChannelFutureListener,以便在某个操作完成时(无论是否成功) 得到通知。
可以将 ChannelFuture 看做是将来要执行的操作的结果的占位符。它究竟什么时候被执行则可能取决于若干因素,因此不可能准确的预测,但是可以肯定的是它将会被执行。并且,所有属于同一个 Channel 的操作都被保证其将以它们被调用的顺序被执行
在上面的章节介绍了 Netty 里面的核心概念,下面我们就来编写一个 Hello World 来加深一下对上面概念的理解。
编写 Server 端业务处理类,因为需要响应客户端传入的信息,所以需要实现 ChannelInboundHandler 接口。作为一个简单的 hello world 程序,我们可以继承 ChannelInboundHandlerAdapter 它提供了 ChannelInboundHandler 的默认实现,我们只需要重写需要关注的方法就行了。
EchoServerHandler
@ChannelHandler.Sharable public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter { @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { // 将接收到的消息写给发送者,而不冲刷出站消息 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 { // 将未决消息冲刷到远程节点,并且关闭该 Channel ctx.writeAndFlush(Unpooled.EMPTY_BUFFER).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE); } @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { // 打印异常堆栈 cause.printStackTrace(); // 关闭该 Channel ctx.close(); }
下面就需要创建引导服务器,绑定服务器并且监听并且接收传入连接请求的端口,配置 Channel ,用来将传入的入站消息通知给 EchoServerHandler 实例。
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(); } } }
上面的服务主要做了以下几件事:
这个时候服务器已经初始化好了,可以 接收客户端发送过来的请求了。
首先编码客户端处理类,客户端处理类需要发送一个或者多个消息到服务器。并且在发送消息之后接收服务器发回的响应,最后关闭连接。
EchoClientHandler
@ChannelHandler.Sharable public class EchoClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter { @Override public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { // 当被通知 Channel 活跃的时候,发送消息 ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("Netty rock ! ", CharsetUtil.UTF_8)); } @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { // 打印服务端响应的信息 ByteBuf in = (ByteBuf) msg; System.out.println("Client received : " + in.toString(CharsetUtil.UTF_8)); } @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { // 打印异常,并关闭 Channel cause.printStackTrace(); ctx.close(); } }
下面我们就需要编写客户端引导类,用于连接服务端并且与服务端进行通信。
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(); } } }
以上代码做的事如下:
下面我们就可以测试程序的正确性了。
运行服务端引导类 EchoServer,然后运行客户端引导类 EchoClient。此时在服务端的控制台打印以下结果:
接着在客户端的控制台打印以下结果: