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Netty多线程服务器与客户端

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发此篇博客的目的是,如果有网络通讯方面的大牛看到,希望能给与一些指导.

我相信很多人都能用netty开发出自己的客户端和服务器,但是,此服务器和客户端的可重用性有多高呢?我一直想弄个性能还算不错,然后其他人在此架构上做简单的命令处理即可.

开发这个服务器和客户端的原因是正是如此,也可以说是一个简单的网络平台.让其具备一定的2次开发功能.

以下代码只是一个初步是设想,有兴趣的朋友我们可以一起讨论讨论.

如果你完全不了解netty,请先自己学习一下.^_^,因为我也是菜鸟,无法解释那么多的类是干什么的.^_^

关于netty的下载和其他个jar请自行下载

首先是服务器的初步实现.因为Netty是基于事件的,再加上其无阻塞的特性.我们必须要牢记:

数据发送后,代码不会被阻塞,而是顺序运行,也就是说,做了一件事件后,这件事情不一定已经成功,所以我们不能在下一行代码中百分百的确定其已经发送到了对方,因此,你会发行其很多方法都会返回一个"Future".只要注意到这一点,Netty的使用难度就不是很大了.

(一)handler处理篇
首先,是handler,初次接触netty的朋友要注意,handler不是一个单例.即每个channel下都会有自己的一个handler实例.

Java代码 

public class ServerHandler extends SimpleChannelUpstreamHandler {

    private static final Logger logger = Logger.getLogger(
            ServerHandler.class.getName());
    private final ThreadLocal<Boolean> COMMAND_FLAG = new ThreadLocal<Boolean>();
    private final ServerChannelGroup serverChannelGroup = ServerChannelGroup.newInstance();

    @Override
    public void handleUpstream(ChannelHandlerContext ctx, ChannelEvent e)
            throws Exception {
        if (e instanceof ChannelStateEvent) {
            logger.log(Level.INFO, "Channel state changed: {0}", e);
        }
        super.handleUpstream(ctx, e);
    }

    @Override
    public void messageReceived(ChannelHandlerContext ctx, MessageEvent e)
            throws Exception {
        System.out.println(this);
        String request = (String) e.getMessage();
        //如果接受到客户端发送的bye指令,那么就给客户端回复一个bye指令,客户端接受到后,主动关闭连接
        //服务器端通过ChannelFutureListener.CLOSE,当它认为客户端已经接受到服务器发送的bye后,也主动关闭连接
        if (request.toLowerCase().equals("bye")) {
            ChannelFuture future = e.getChannel().write("bye\r\n");
            future.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
        } else {
            //以下是我初步解析客户端发送过来的数据,然后决定处理方式
            RecevieData receivedaData = MessageDecoder.decode(request);
            if (null != receivedaData) {
                //服务器第5版
                if (VersionCode.V5.equals(receivedaData.getVersion())) {
                    //然后判断命令是否存在
                    for (String s : CommandCode.COMMANDS) {
                        if (s.equals(receivedaData.getActionType())) {
                            COMMAND_FLAG.set(true);
                            if (s.equals(CommandCode.KEEP_ALIVE)) {
                                serverChannelGroup.addChannel(e.getChannel());
                            }
                            break;
                        } else {
                            COMMAND_FLAG.set(false);
                        }
                    }
                    if (COMMAND_FLAG.get()) {
                        COMMAND_FLAG.set(false);
                        //将这个命令传递给下一个handler来处理.
                        //这里的"下一个handler"即为用户自己定义的处理handler
                        ctx.sendUpstream(e);
                    } else {
                        e.getChannel().write(MessageEncoder.encode(receivedaData, StatusCode.NOT_FOUND, StatusCode.NOT_FOUND_TEXT));
                    }
                } else {
                    //版本错误
                    e.getChannel().write(MessageEncoder.encode(receivedaData, StatusCode.VERSION_NOT_SUPPORTED, StatusCode.VERSION_NOT_SUPPORTED_TXET));
                }
            } else {
                //如果格式错误,那么直接返回
                e.getChannel().write(MessageEncoder.encode(receivedaData, null, null));
            }
        }

    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, ExceptionEvent e)
            throws Exception {
        logger.log(Level.WARNING, "Server side Unexpected exception from downstream.",
                e.getCause());
        e.getChannel().close();
        ListenerManager.getListener(ConnectClosedByPeerListener.class).connectClosedByPeer(e.getCause());
    }
}


在上面这个handler中,我使用了ctx.sendUpstream(e);来处理,个人觉得此处为了要实现执行运行时代码,也可以使用接口等方式.但既然netty提供了sendUpstream 的方法,我们用这个岂不是更方便^_^

下面是使用SSL连接的handler
Java代码 

public class ServerSSLHandler extends SimpleChannelUpstreamHandler {

    private static final Logger logger = Logger.getLogger(
            ServerSSLHandler.class.getName());
    private final ThreadLocal<Boolean> COMMAND_FLAG = new ThreadLocal<Boolean>();
    private final ServerChannelGroup serverChannelGroup = ServerChannelGroup.newInstance();

    @Override
    public void handleUpstream(ChannelHandlerContext ctx, ChannelEvent e)
            throws Exception {
        if (e instanceof ChannelStateEvent) {
            logger.log(Level.INFO, "Channel state changed: {0}", e);
        }
        super.handleUpstream(ctx, e);
    }

    @Override
    public void channelConnected(ChannelHandlerContext ctx, ChannelStateEvent e)
            throws Exception {
        //ssl握手
        SslHandler sslHandler = ctx.getPipeline().get(SslHandler.class);
        sslHandler.handshake();
    }

    @Override
    public void messageReceived(ChannelHandlerContext ctx, MessageEvent e)
            throws Exception {
        System.out.println(this);
        String request = (String) e.getMessage();
        //如果接受到客户端发送的bye指令,那么就给客户端回复一个bye指令,客户端接受到后,主动关闭连接
        //服务器端通过ChannelFutureListener.CLOSE,当它认为客户端已经接受到服务器发送的bye后,也主动关闭连接
        if (request.toLowerCase().equals("bye")) {
            ChannelFuture future = e.getChannel().write("bye\r\n");
            future.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
        } else {
            //以下是我初步解析客户端发送过来的数据,然后决定处理方式
            RecevieData receivedaData = MessageDecoder.decode(request);
            if (null != receivedaData) {
                //服务器第5版
                if (VersionCode.V5.equals(receivedaData.getVersion())) {
                    //然后判断命令是否存在
                    for (String s : CommandCode.COMMANDS) {
                        if (s.equals(receivedaData.getActionType())) {
                            COMMAND_FLAG.set(true);
                            if (s.equals(CommandCode.KEEP_ALIVE)) {
                                serverChannelGroup.addChannel(e.getChannel());
                            }
                            break;
                        } else {
                            COMMAND_FLAG.set(false);
                        }
                    }
                    if (COMMAND_FLAG.get()) {
                        COMMAND_FLAG.set(false);
                        //将这个命令传递给下一个handler来处理.
                        //这里的"下一个handler"即为用户自己定义的处理handler
                        ctx.sendUpstream(e);
                    } else {
                        e.getChannel().write(MessageEncoder.encode(receivedaData, StatusCode.NOT_FOUND, StatusCode.NOT_FOUND_TEXT));
                    }
                } else {
                    //版本错误
                    e.getChannel().write(MessageEncoder.encode(receivedaData, StatusCode.VERSION_NOT_SUPPORTED, StatusCode.VERSION_NOT_SUPPORTED_TXET));
                }
            } else {
                //如果格式错误,那么直接返回
                e.getChannel().write(MessageEncoder.encode(receivedaData, null, null));
            }
        }

    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, ExceptionEvent e)
            throws Exception {
        logger.log(Level.WARNING, "Server side Unexpected exception from downstream.",
                e.getCause());
        e.getChannel().close();
        ListenerManager.getListener(ConnectClosedByPeerListener.class).connectClosedByPeer(e.getCause());
    }
}


关于SSL连接需要用到的一些其他东西,稍后在介绍

当我们有了2个handler后,当然就是要把他们添加到我们的Pipeline中
Java代码  

public class ServerPipelineFactory implements
        ChannelPipelineFactory {

    public ChannelPipeline getPipeline() {
        ChannelPipeline pipeline = pipeline();
        ServerConfig config = ServerConfig.getInstance();
        try {
            if (config.ssl()) {
                SSLEngine engine =
                        SecureSslContextFactory.getServerContext().createSSLEngine();
                //说明是服务器端SslContext
                engine.setUseClientMode(false);
                pipeline.addLast("ssl", new SslHandler(engine));
            }

            //此Decoder可以自动解析一句以\r\n结束的命令,我为了方便,也用了这个Decoder
            //使用这个Decoder,我不用刻意发送命令长度用于解析,只要没有收到\r\n说明数据还
            //没有发送完毕.这个Decoder会等到收到\r\n后调用下个handler
            pipeline.addLast("framer", new DelimiterBasedFrameDecoder(
                    8192, Delimiters.lineDelimiter()));
            //字串解码,可以自己设置charset
            pipeline.addLast("decoder", new StringDecoder());
            //字串编码,可以自己设置charset
            pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder());

            if (config.ssl()) {
                //如果开启了SSL,那么使用sslhandler
                pipeline.addLast("sslhandler", new ServerSSLHandler());
            } else {
                //如果没有开启SSL,那么使用普通handler
                pipeline.addLast("handler", new ServerHandler());
            }
            //遍历配置文件中的服务器handler,将其添加进Pipeline链中
            for (Element e : config.handler()) {
                pipeline.addLast(e.attribute(e.getQName("id")).getValue().trim(),
                        (ChannelHandler) Class.forName(e.attribute(e.getQName("class")).getValue().trim()).newInstance());
            }
        } catch (DocumentException ex) {
            Logger.getLogger(ServerPipelineFactory.class.getName()).log(Level.SEVERE, ex.getMessage(), ex);
        } catch (InstantiationException ex) {
            Logger.getLogger(ServerPipelineFactory.class.getName()).log(Level.SEVERE, ex.getMessage(), ex);
        } catch (IllegalAccessException ex) {
            Logger.getLogger(ServerPipelineFactory.class.getName()).log(Level.SEVERE, ex.getMessage(), ex);
        } catch (ClassNotFoundException ex) {
            Logger.getLogger(ServerPipelineFactory.class.getName()).log(Level.SEVERE, ex.getMessage(), ex);
        }
        return pipeline;
    }
}


下面是xml处理类
Java代码 

public class ServerConfig {

    private static final String HOST = "host";
    private static final String PORT = "port";
    private static final String HANDLER = "handler";
    private static final String CLIENTHANDLER = "clienthandler";
    private static final String SSL = "ssl";
    private static final ServerConfig SERVER_CONFIG = new ServerConfig();
    private static final String XML_PATH = "lib/server.xml";
    private static final SAXReader SAR_READER = new SAXReader();

    private ServerConfig() {
        super();
    }

    public String host() throws DocumentException {
        return this.rootElement().element(HOST).getTextTrim().trim();
    }

    public int port() throws DocumentException {
        return Integer.parseInt(this.rootElement().element(PORT).getTextTrim().trim());
    }

    public boolean ssl() throws DocumentException {
        return Integer.parseInt(this.rootElement().element(SSL).getTextTrim().trim()) == 1 ? true : false;
    }

    public List<Element> handler() throws DocumentException {
        return this.rootElement().elements(HANDLER);
    }

     public List<Element> clienthandler() throws DocumentException {
        return this.rootElement().elements(CLIENTHANDLER);
    }

    private Element rootElement() throws DocumentException {
        return SAR_READER.read(new File(XML_PATH)).getRootElement();
    }

    public static ServerConfig getInstance() {
        return SERVER_CONFIG;
    }
}


server.xml,放到lib下即可,注意其中的handler 以及clienthandler 项,如果你新建了自己的handler,那么需要在此xml中配置一下.
Xml代码 

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<root>
    <!-- 配置主机地址 -->
    <host>127.0.0.1</host>
    <!-- 配置服务端口 -->
    <port>8080</port>
    <!-- 是否启用ssl,1为启用,0为停用 -->
    <ssl>0</ssl>

    <!--服务器业务handler -->
    <handler id="timeHandler" class="com.chinatenet.nio.server.handler.ServerTimeHandler" />
   
    <!--客户端业务handler -->
    <clienthandler id="timeHandler" class="com.chinatenet.nio.client.handler.ClientTimeHandler" />
</root>


到此,一个简单的可扩展handler的服务器雏形就出来了

下面,我们添加一个自定义的服务器处理handler进来
Java代码 

public class ServerTimeHandler extends SimpleChannelUpstreamHandler {

    @Override
    public void messageReceived(ChannelHandlerContext ctx, MessageEvent e) throws Exception {
        RecevieData receivedaData = MessageDecoder.decode((String) e.getMessage());
        if (CommandCode.GET_TIME.equals(receivedaData.getActionType())
                || CommandCode.KEEP_ALIVE.equals(receivedaData.getActionType())) {
            if (VersionCode.V5.equals(receivedaData.getVersion())) {
                //回复客户端后,即可进行自己的业务.当然.这里可以根据需要,看
                //是先回复再处理还是等处理结果出来后,将结果返回客户端
                e.getChannel().write(MessageEncoder.encode(receivedaData, StatusCode.OK,
                        System.currentTimeMillis() / 1000 + ""));
            } else {
                //版本错误
                e.getChannel().write(MessageEncoder.encode(receivedaData, StatusCode.VERSION_NOT_SUPPORTED,
                        StatusCode.VERSION_NOT_SUPPORTED_TXET));
            }
        } else {
            //如果不是此handler处理的命令,那么流下去
            ctx.sendUpstream(e);
        }
    }
   
}


最后测试一下
Java代码 

public class Server {

    public static void main(String[] args) throws DocumentException {
        ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap(
                new NioServerSocketChannelFactory(
                Executors.newCachedThreadPool(),
                Executors.newCachedThreadPool()));

        bootstrap.setPipelineFactory(new ServerPipelineFactory());

        //因为我要用到长连接
        bootstrap.setOption("child.tcpNoDelay", true);
        bootstrap.setOption("child.keepAlive", true);
       
        ServerConfig config = ServerConfig.getInstance();
        bootstrap.bind(new InetSocketAddress(Integer.valueOf(config.port())));
    }
}


总结:在整个服务器编码中,刚开始会遇到"远程主机强迫关闭了一个现有的连接。"等这类错误,最后修改成"相互告知对方我要关闭了"再进行关闭就可以了.

最后再完善一下异常处理即可.
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