Netty

项目的实时通信就是基于Netty实现的。以下是Netty部分的笔记：

引子

首先说NIO

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BIO：同步阻塞 IO （个人理解就是悲观锁）--数据的读写必须堵塞在一个线程里进行
NIO： 同步非阻塞（个人理解就是多线程）--- 面向缓冲的，基于通道的IO方法
AIO：异步非阻塞，就是NIO2代，基于事件和回调机制
例如你有1000个IO操作，如果使用NIO，是1000个线程反复调用read。如果使用多路复用，可以1个线程反复调用select，在数据就绪后，再调用read。还是能节约资源的

[!NOTE]
异步 IO 是基于事件和回调机制实现的，也就是应用操作之后会直接返回，不会堵塞在那里，当后台处理完成，操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。

Netty是什么？Netty是一个基于NIO的CS框架，可以快速简单的开发网络应用程序；简化了TCP和UDP套接字服务器等网络编程。

应用场景

首先就是常用的框架比如RocketMQ、Elasticsearch

实现自己的HTTP服务器，类Tomcat

可以自己实现一个实时通信系统，我的项目就是基于Netty实现的通信

各部件

1、Channel：通道，所有数据的操作以及状态变更都在这个通道上，每个用户的WebSocket连接就是一个Channel。

2、EventLoop:事件循环，单线程执行器负责处理一个或多个Channel上的所有I/O事件，永不停止。

​ 单线程处理多个Channel：IO多路复用，同redis的单线程监听的大量客户端 连接，也就是NIO

​ 永不停止：也就是说一直循环等待，永远不停止，只要有被分配到他头上的 Channel来了操作，就是他来执行。

3、EventLoopGroup：事件循环组，一组事件循环的集合，用来管理和分配，项目中有BOSS和WORKER这两个

4、Pipeline：通道管道，是依附在Channel上的处理器链，也就是责任链模式的工作机制

启动流程

（详细见实时通信的实现逻辑）

(入站)客户端发消息，服务器收消息:WebSocketHandler+ChatHandler+IMServer

IMServer：

客户端发起WebSocket连接到端口

Boss接受连接，创建Channel

Boss将这个新的Channel注册到work上的一个EventLoop上

开始执行这个Channel上的Pipeline处理数据

  1. 读取过来责任链传过来的数据
  2. JSON 反序列化成对象，并且再次拿到UserId封装到里面

  3. 持久化数据：

    1. chatDetailedMapper.insert(chatDetailed);完整存
redisUtil.zset("chat_detailed_zset")消息id缓存

  4. 准备推送数据：

  5. 推送数据：

    1. 获取发送者自己的Channel集合（多端同步）
    2. 获取接收者所有的Channel集合（消息转发）
    3. 出站：推送消息到对应的EventLoop上，启动出站Pipeline
      for (Channel channel : from) { channel.writeAndFlush(IMResponse.message("whisper", map)); }

(出站)服务端发消息，客户端收消息：WebSocketHandler

  1. 业务触发：定位到目标用户的全部在线 Channel。
  2. 写入数据：承接上面的推送writeAndFlush()
  3. 启动出站Pipeline流：消息从 Pipeline 的尾部（靠近应用层）开始向前（靠近网络层）流动，执行出站处理器。
  4. 编码：IMResponse 对象编码-->WebSocketFrame 转换为网络可传输的原始字节流。
  5. 发送：EventLoop 线程将这些字节流写入操作系统的 Socket 发送缓冲区，数据通过网络发送给客户端。
触发时机：聊天消息推送触发，评论通知推送，点赞通知推送

总结：

整个过程是围绕 EventLoop 和 Pipeline 循环往复：

  • 收消息（入站）： EventLoop 读数据 → Pipeline 从头到尾处理（解码、认证、业务）。
  • 发消息（出站）： 业务逻辑触发 → Pipeline 从尾到头处理（业务编码、协议编码） → EventLoop 写数据。

心跳机制

说心跳机制先说一下 TCP长连接和短连接

长连接就是在S和C之间建立连接一直持续，短连接就是读写完成之后就关闭连接

为什么需要心跳机制？

在长连接的情况下，如果一方断开连接了，CS之间没有交互的话，是不知道对方已经断开了的，所以引入心跳机制：

如果处于Idle状态（连接但无交互），C或S会发送一个特殊的数据包给对方，接收方接收到这个特殊数据报文，也返回一个特殊的数据报文，这就是一个PING-PONG 交互。

Netty的心跳机制

TCP本身有心跳机制，但是不太灵活，所以一般在应用层实现，对应到Netty就是核心类IdleStateHandler