SpringBoot Netty socket使用

在Spring Boot中使用Netty进行Socket编程，可以充分利用Netty的高性能和灵活性，构建高效的网络应用。以下是详细的实现步骤：

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1. 添加依赖 📦

首先，需要在Spring Boot项目的pom.xml文件中添加Netty的相关依赖：

<dependencies>
    <!-- Spring Boot Starter -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Netty依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>io.netty</groupId>
        <artifactId>netty-all</artifactId>
        <version>4.1.65.Final</version>
    </dependency>
</dependencies>

解释：

• spring-boot-starter：引入Spring Boot的基础依赖。
• netty-all：包含Netty的所有模块，简化依赖管理。

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2. 创建ChannelInitializer 🛠️

ChannelInitializer用于配置每个新通道的ChannelPipeline，添加必要的处理器。

import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;

public class MyChannelInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {

    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
        ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
        
        // 解码器：将ByteBuf转换为字符串
        pipeline.addLast("decoder", new StringDecoder());
        
        // 编码器：将字符串转换为ByteBuf
        pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder());
        
        // 自定义业务处理器
        pipeline.addLast("handler", new MyBusinessHandler());
    }
}

解释：

• StringDecoder & StringEncoder：处理字符串的编码与解码。
• MyBusinessHandler：自定义的业务逻辑处理器。

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3. 编写ChannelHandlers 📝

自定义ChannelHandler，处理入站和出站的数据流。

import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;

public class MyBusinessHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        String message = (String) msg;
        System.out.println("Received: " + message);
        
        // 处理业务逻辑，例如回显消息
        ctx.writeAndFlush("Server received: " + message);
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        // 处理异常，关闭连接
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

解释：

• channelRead：接收并处理客户端发送的消息。
• exceptionCaught：捕获并处理异常，确保服务器稳定性。

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4. 配置Netty服务器 ⚙️

创建一个配置类，设置Netty服务器的端口和ChannelInitializer。

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class NettyServerConfig {

    private final int PORT = 8080;

    @Bean
    public ServerBootstrap serverBootstrap() {
        ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
        
        // 事件循环组：boss负责接受连接，worker负责处理连接
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        
        bootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
                 .channel(NioServerSocketChannel.class)
                 .childHandler(new MyChannelInitializer())
                 .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)
                 .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);
        
        return bootstrap;
    }

    @Bean
    public ChannelFuture channelFuture(ServerBootstrap bootstrap) throws InterruptedException {
        return bootstrap.bind(PORT).sync();
    }
}

解释：

• ServerBootstrap：Netty服务器的启动引导类。
• EventLoopGroup：管理事件循环，bossGroup负责接受连接，workerGroup处理具体业务。
• ChannelOption：配置TCP参数，如连接数和保持活动。

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5. 启动Netty服务器 🚀

在Spring Boot的启动类中启动Netty服务器，并添加优雅关闭的钩子。

import io.netty.channel.ChannelFuture;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class NettySpringBootApplication implements CommandLineRunner {

    @Autowired
    private ChannelFuture channelFuture;

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(NettySpringBootApplication.class, args);
    }

    @Override
    public void run(String... args) throws Exception {
        System.out.println("Netty Server started on port " + channelFuture.channel().localAddress());

        // 添加钩子函数，优雅关闭Netty服务器
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {
            channelFuture.channel().close();
            System.out.println("Netty Server shut down.");
        }));
        
        // 等待服务器关闭
        channelFuture.channel().closeFuture().sync();
    }
}

解释：

• CommandLineRunner：在Spring Boot启动后执行Netty服务器启动逻辑。
• addShutdownHook：确保应用关闭时，Netty服务器能够优雅地关闭，释放资源。

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6. 处理业务逻辑 💼

在MyBusinessHandler中实现具体的业务逻辑，例如处理消息、管理连接等。

@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
    String message = (String) msg;
    System.out.println("Received: " + message);
    
    // 业务逻辑处理，例如根据消息内容进行不同处理
    if ("ping".equalsIgnoreCase(message.trim())) {
        ctx.writeAndFlush("pong");
    } else {
        ctx.writeAndFlush("Server received: " + message);
    }
}

解释：

• 根据接收到的消息内容进行不同的业务处理，例如响应“ping”消息。

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7. 异常处理 ⚠️

确保在ChannelHandler中妥善处理异常，防止服务器崩溃。

@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
    System.err.println("Exception occurred: " + cause.getMessage());
    cause.printStackTrace();
    ctx.close();
}

解释：

• exceptionCaught方法中记录异常信息，并关闭有问题的连接，确保整体服务器的稳定运行。

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8. 优雅关闭 🔒

通过钩子函数确保在应用关闭时，Netty服务器能够优雅地关闭，释放所有资源。

Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {
    try {
        channelFuture.channel().close().sync();
        System.out.println("Netty Server shut down gracefully.");
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}));

解释：

• close().sync()：等待服务器通道完全关闭，确保资源释放到位。

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工作流程图 🗺️

graph TD
    A[Spring Boot 启动] --> B[加载Netty配置]
    B --> C[初始化Netty ServerBootstrap]
    C --> D[绑定端口并启动服务器]
    D --> E[客户端连接]
    E --> F[ChannelInitializer配置Pipeline]
    F --> G[数据处理与业务逻辑]
    G --> H[响应客户端]
    H --> I[异常处理]
    I --> J[优雅关闭]

解释：

• 该流程图展示了从Spring Boot启动到Netty服务器关闭的整个流程，帮助理解各个组件之间的关系和数据流动。

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总结 🏁

通过以上步骤，在Spring Boot项目中集成Netty进行Socket编程，可以构建高性能、可扩展的网络应用。Netty提供了强大的异步事件驱动架构，适合处理大量并发连接和复杂的业务逻辑。结合Spring Boot的简洁性和易用性，能够快速开发和部署高效的网络服务。

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