时间:2018年04月11日星期三
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第一章:课程介绍
1-1 课程介绍
什么是Netty
- 高性能、事件驱动、异步非阻塞的IO Java开源框架
- 基于NIO的客户端,服务端编程框架
- 非常可靠的稳定性和伸缩性
Netty使用场景
- 高性能领域:游戏、大数据、分布式计算
- 多线程并发领域:多线程模型、主从多线程模型
- 异步通信领域:异步非阻塞,主动获取或通过通知机制来得到结果
课程提纲
- IO通信:BIO、伪异步IO、NIO、AIO通信
- Netty入门:原生NIO的缺陷、Netty的优势
- WebSocket入门:什么是WebSocket、如何建立连接、生命周期及关闭
- Netty实现WebSocket通信案例
课程要求
- 有一定的Java基础
- 有一定的IO编程基础
- 了解Java的BIO、伪异步IO、NIO和AIO
第二章:IO通信
2-1 IO通信
BIO通信
- 一个线程负责连接
- 一请求一应答
- 缺乏弹性伸缩能力
BIO通信模型
伪异步IO通信
- 线程池负责连接
- M请求N应答
- 线程池阻塞
伪异步IO通信模型
NIO通信
- 缓冲区Buffer
- 通道Channel
- 多路复用器Selector
AIO通信
- 连接注册读写事件和回调函数
- 读写方法异步
- 主动通知程序
四种IO对比
第三章:Netty入门
3-1 Netty入门
原生NIO的缺陷
- 类库和API繁杂
- 入门门槛高
- 工作量和难度大
- JDK NIO存在BUG
Netty的优势
- API使用简单,定制能力强,可以通过ChannelHandler对框架进行灵活的扩展
- 入门门槛低,功能强大,预制了多种编解码功能,支持多种主流协议
- 性能高,通过与其他的业界主流的NIO框架对比,Netty的综合性能最优
- Netty比较成熟稳定,Netty修复了JDK NIO所有发现的BUG
第四章:WebSocket入门
4-1 WebSocket入门
什么是WebSocket
- H5协议规范:H5提出的协议规范
- 握手机制:使客户端与服务器能够建立类似TCP的连接,方便通信
- 解决客户端与服务端实时通信而产生的技术:基于TCP的协议
WebSocket的优点
- 节省通信开销:以前使用轮询,开销较大
- 服务器主动传送数据给客户端:任意时刻,相互传送数据
- 实时通信:可以彼此相互推送信息
WebSocket建立连接
- 客户端发起握手请求
- 服务器响应请求
- 连接建立
WebSocket生命周期
- 打开事件:发生新的连接时调用、在端点上建立连接时且在任何事件之前
- 消息事件:接收WebSocket对话中,另一端发送的消息
- 错误事件:在进行连接或端点发生错误时产生
- 关闭事件:表示WebSocket端点的连接关闭
WebSocket关闭连接
- 服务器关闭底层TCP连接
- 客户端发起TCP Close
第五章:通信案例
5-1 通信案例
基于Netty实现WebSocket通信案例
功能介绍
- Netty开发服务端
- Html实现客户端
- 实现服务端与客户端的实时交互
代码编写
1.创建名为netty-websocket的maven工程pom如下
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<groupId>com.myimooc</groupId>
<artifactId>netty-websocket</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>io.netty</groupId>
<artifactId>netty-all</artifactId>
<version>5.0.0.Alpha1</version>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
<configuration>
<source>1.8</source>
<target>1.8</target>
<encoding>UTF-8</encoding>
</configuration>
</plugin>
</plugins>
</build>
</project>
2.编写NettyConfig类
package com.myimooc.netty.websocket;
import io.netty.channel.group.ChannelGroup;
import io.netty.channel.group.DefaultChannelGroup;
import io.netty.util.concurrent.GlobalEventExecutor;
/**
* <br>
* 标题: Netty 全局配置类<br>
* 描述: 存储整个工程的全局配置<br>
*
* @author zc
* @date 2018/04/11
*/
public class NettyConfig {
/**
* 存储每一个客户端接入进来时的 Channel
*/
public static ChannelGroup group = new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE);
}
3.编写MyWebSocketHandler类
package com.myimooc.netty.websocket;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelFutureListener;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.handler.codec.http.*;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.*;
import io.netty.util.CharsetUtil;
import java.util.Date;
/**
* <br>
* 标题: 处理客户端WebSocket请求的核心业务处理类<br>
* 描述: 接收/处理/响应 客户端websocket请求的核心业务处理类<br>
*
* @author zc
* @date 2018/04/11
*/
public class MyWebSocketHandler extends SimpleChannelInboundHandler<Object> {
private WebSocketServerHandshaker handshaker;
private static final String WEB_SOCKET_URL = "ws://localhost:8888/websocket";
/**
* 服务端处理客户端websocket请求的核心方法
*/
@Override
protected void messageReceived(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
if (msg instanceof FullHttpRequest) {
// 处理客户端向服务端发起http握手请求的业务
FullHttpRequest request = (FullHttpRequest) msg;
this.handHttpRequest(ctx, request);
} else if (msg instanceof WebSocketFrame) {
// 处理websocket连接的业务
WebSocketFrame frame = (WebSocketFrame) msg;
this.handWebSocketFrame(ctx, frame);
}
}
/**
* 处理客户端与服务端之前的websocket业务
*/
private void handWebSocketFrame(ChannelHandlerContext ctx, WebSocketFrame frame) {
if (frame instanceof CloseWebSocketFrame){
// 如果是关闭websocket的指令
handshaker.close(ctx.channel(),(CloseWebSocketFrame)frame.retain());
}
if (frame instanceof PingWebSocketFrame){
// 如果是ping消息
ctx.channel().write(new PongWebSocketFrame(frame.content().retain()));
return;
}
if (!(frame instanceof TextWebSocketFrame)){
// 如果不是文本消息,则抛出异常
System.out.println("目前暂不支持二进制消息");
throw new RuntimeException("【"+this.getClass().getName()+"】不支持二进制消息");
}
// 获取客户端向服务端发送的文本消息
String request = ((TextWebSocketFrame) frame).text();
System.out.println("服务端收到客户端的消息=====>>>" + request);
// 将客户端发给服务端的消息返回给客户端
TextWebSocketFrame tws = new TextWebSocketFrame(new Date().toString() + ctx.channel().id() + "====>>>" + request);
// 群发,服务端向每个连接上来的客户端群发消息
NettyConfig.group.writeAndFlush(tws);
}
/**
* 处理客户端向服务端发起http握手请求的业务
*/
private void handHttpRequest(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest request) {
if (!request.getDecoderResult().isSuccess() || !("websocket").equals(request.headers().get("Upgrade"))) {
// 不是websocket握手请求时
this.sendHttpResponse(ctx, request, new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.BAD_REQUEST));
return;
}
WebSocketServerHandshakerFactory wsFactory = new WebSocketServerHandshakerFactory(WEB_SOCKET_URL, null, false);
handshaker = wsFactory.newHandshaker(request);
if (handshaker == null) {
WebSocketServerHandshakerFactory.sendUnsupportedWebSocketVersionResponse(ctx.channel());
} else {
handshaker.handshake(ctx.channel(), request);
}
}
/**
* 服务端向客户端响应消息
*/
private void sendHttpResponse(ChannelHandlerContext ctc, FullHttpMessage request, DefaultFullHttpResponse response) {
if (response.getStatus().code() != 200) {
ByteBuf buf = Unpooled.copiedBuffer(response.getStatus().toString(), CharsetUtil.UTF_8);
response.content().writeBytes(buf);
buf.release();
}
// 服务端向客户端发送数据
ChannelFuture future = ctc.channel().writeAndFlush(response);
if (response.getStatus().code() != 200) {
future.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
}
}
/**
* 工程出现异常时调用
*/
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
cause.printStackTrace();
ctx.close();
}
/**
* 客户端与服务端创建连接时调用
*/
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
NettyConfig.group.add(ctx.channel());
System.out.println("客户端与服务端连接开启...");
}
/**
* 客户端与服务端断开连接时调用
*/
@Override
public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
NettyConfig.group.remove(ctx.channel());
System.out.println("客户端与服务端连接关闭...");
}
/**
* 服务端接收客户端发送过来的数据结束之后调用
*/
@Override
public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
ctx.flush();
}
}
4.编写MyWebSocketChannelHandler类
package com.myimooc.netty.websocket;
import io.netty.channel.ChannelHandler;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.handler.codec.http.HttpObjectAggregator;
import io.netty.handler.codec.http.HttpServerCodec;
import io.netty.handler.stream.ChunkedWriteHandler;
/**
* <br>
* 标题: 初始化连接时的各个组件<br>
* 描述: 初始化连接时的各个组件<br>
*
* @author zc
* @date 2018/04/11
*/
public class MyWebSocketChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
// 将请求和应答消息解码为HTTP消息
ch.pipeline().addLast("http-codec",new HttpServerCodec());
// 将HTTP消息的多个部分合成一条完整的HTTP消息
ch.pipeline().addLast("aggregator",new HttpObjectAggregator(65536));
// 向客户端发送HTML5文件
ch.pipeline().addLast("http-chunked", new ChunkedWriteHandler());
ch.pipeline().addLast("handler",new MyWebSocketHandler());
}
}
5.编写AppStart类
package com.myimooc.netty.websocket;
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.TextWebSocketFrame;
/**
* <br>
* 标题: 程序入口<br>
* 描述: 启动应用<br>
*
* @author zc
* @date 2018/04/11
*/
public class AppStart {
public static void main(String[] args) {
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
serverBootstrap.group(bossGroup,workGroup);
serverBootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class);
serverBootstrap.childHandler(new MyWebSocketChannelHandler());
System.out.println("服务端开启等待客户端连接...");
Channel channel = serverBootstrap.bind(8888).sync().channel();
channel.closeFuture().sync();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
// 优雅的退出程序
bossGroup.shutdownGracefully();
workGroup.shutdownGracefully();
}
}
}
6.编写websocket.html
<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta http-equiv="content-type" content="text/html"/>
<title>WebSocket客户端</title>
<script type="text/javascript">
var socket;
if (!window.WebSocket) {
window.WebSocket = window.MozWebSocket;
}
if (window.WebSocket) {
socket = new WebSocket("ws://localhost:8888/websocket");
socket.onmessage = function (event) {
var ta = document.getElementById("responseContent");
ta.value += event.data + "\r\n";
};
socket.onopen = function (event) {
var ta = document.getElementById("responseContent");
ta.value = "您当前的浏览器支持 WebSocket,请进行后续操作\r\n";
};
socket.onclose = function (event) {
var ta = document.getElementById("responseContent");
ta.value = "";
ta.value = "WebSocket 连接已近关闭\r\n";
};
} else {
alert("您的浏览器不支持 WebSocket");
}
function send(msg) {
if (!window.WebSocket) {
return;
}
if (socket.readyState == WebSocket.OPEN) {
socket.send(msg);
} else {
alert("WebSocket连接没有建立成功");
}
}
</script>
</head>
<body>
<form onSubmit="return false;">
<input type="text" name="msg" value=""/>
<br/>
<br/>
<input type="button" value="发送WebSocket请求消息" onclick="send(this.form.msg.value)"/>
<hr color="red"/>
<h2>客户端接收到服务端返回的应答消息</h2>
<textarea id="responseContent" style="width: 1024px;height: 300px"></textarea>
</form>
</body>
</html>
第六章:课程总结
6-1 课程总结
课程总结
- 课程介绍
- IO通信:四种IO通信
- Netty入门:原生NIO的缺点,Netty的优点
- WebSocket入门:WebSocket的优点,如何使用
- 通信案例:Netty实现WebSocket通信案例
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