Java Netty实现心跳机制过程解析

Java Netty实现心跳机制过程解析

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本文假设你已经了解了Netty的使用，或者至少写过netty的helloworld，知道了netty的基本使用。我们知道使用netty的时候，大多数的东西都与Handler有关，我们的业务逻辑基本都是在Handler中实现的。Netty中自带了一个IdleStateHandler 可以用来实现心跳检测。

心跳检测的逻辑

本文中我们将要实现的心跳检测逻辑是这样的：服务端启动后，等待客户端连接，客户端连接之后，向服务端发送消息。如果客户端在“干活”那么服务端必定会收到数据，如果客户端“闲下来了”那么服务端就接收不到这个客户端的消息，既然客户端闲下来了，不干事，那么何必浪费连接资源呢？所以服务端检测到一定时间内客户端不活跃的时候，将客户端连接关闭。本文要实现的逻辑步骤为：

启动服务端，启动客户端

客户端向服务端发送"I am alive"，并sleep随机时间，用来模拟空闲。

服务端接收客户端消息，并返回"copy that"，客户端空闲时 计数+1.

服务端客户端继续通信

服务端检测客户端空闲太多，关闭连接。客户端发现连接关闭了，就退出了。

有了这个思路，我们先来编写服务端。

心跳检测服务端代码

public class HeartBeatServer {

int port ;

public HeartBeatServer(int port){

this.port = port;

}

public void start(){

ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();

EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();

EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

try{

bootstrap.group(boss,worker)

.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))

.channel(NioServerSocketChannel.class)

.childHandler(new HeartBeatInitializer());

ChannelFuture future = bootstrap.bind(port).sync();

future.channel().closeFuture().sync();

}catch(Exception e){

e.printStackTrace();

}finally {

worker.shutdownGracefully();

boss.shutdownGracefully();

}

}

public static void main(String[] args) throws Exception {

HeartBeatServer server = new HeartBeatServer(8090);

server.start();

}

}

熟悉netty的同志，对于上面的模板一样的代码一定是在熟悉不过了。啥都不用看，只需要看childHandler(new HeartBeatInitializer()) 这一句。HeartBeatInitializer就是一个ChannelInitializer顾名思义，他就是在初始化channel的时做一些事情。我们所需要开发的业务逻辑Handler就是在这里添加的。其代码如下：

public class HeartBeatInitializer extends ChannelInitializer {

@Override

protected void initChannel(Channel channel) throws Exception {

ChannelPipeline pipeline = channel.pipeline();

pipeline.addLast("decoder", new StringDecoder());

pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder());

pipeline.addLast(new IdleStateHandler(2,2,2, TimeUnit.SECONDS));

pipeline.addLast(new HeartBeatHandler());

}

}

代码很简单，我们先添加了StringDecoder,和StringEncoder。这两个其实就是编解码用的，下面的IdleStateHandler才是本次心跳的核心组件。我们可以看到IdleStateHandler的构造函数中接收了4个参数，其定义如下：

public IdleStateHandler(long readerIdleTime, long writerIdleTime, long allIdleTime, TimeUnit unit);

三个空闲时间参数，以及时间参数的格式。我们的例子中设置的是2,2,2，意思就是客户端2秒没有读/写，这个超时时间就会被触发。超时事件触发就需要我们来处理了，这就是上的HeartBeatInitializer中最后一行的HeartBeatHandler所做的事情。代码如下：

public class HeartBeatHandler extends SimpleChannelInboundHandler {

int readIdleTimes = 0;

@Override

protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String s) throws Exception {

System.out.println(" ====== > [server] message received : " + s);

if("I am alive".equals(s)){

ctx.channel().writeAndFlush("copy that");

}else {

System.out.println(" 其他信息处理 ... ");

}

}

@Override

public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {

IdleStateEvent event = (IdleStateEvent)evt;

String eventType = null;

switch (event.state()){

case READER_IDLE:

eventType = "读空闲";

readIdleTimes ++; // 读空闲的计数加1

break;

case WRITER_IDLE:

eventType = "写空闲";

// 不处理

break;

case ALL_IDLE:

eventType ="读写空闲";

// 不处理

break;

}

System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() + "超时事件：" +eventType);

if(readIdleTimes > 3){

System.out.println(" [server]读空闲超过3次，关闭连接");

ctx.channel().writeAndFlush("you are out");

ctx.channel().close();

}

}

@Override

public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {

System.err.println("=== " + ctx.channel().remoteAddress() + " is active ===");

}

}

至此，我们的服务端写好了。

心跳检测客户端代码

netty的api设计使得编码的模式非常具有通用性，所以客户端代码和服务端的代码几乎一样：启动client端的代码几乎一样，也需要一个ChannelInitializer，也需要Handler。改动的地方很少，因此本文不对客户端代码进行详细解释。下面给出client端的完整代码：

public class HeartBeatClient {

int port;

Channel channel;

Random random ;

public HeartBeatClient(int port){

this.port = port;

random = new Random();

}

public static void main(String[] args) throws Exception{

HeartBeatClient client = new HeartBeatClient(8090);

client.start();

}

public void start() {

EventLoopGroup eventLoopGroup = new NioEventLoopGroup();

try{

Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();

bootstrap.group(eventLoopGroup).channel(NioSocketChannel.class)

.handler(new HeartBeatClientInitializer());

connect(bootstrap,port);

String text = "I am alive";

while (channel.isActive()){

sendMsg(text);

}

}catch(Exception e){

// do something

}finally {

eventLoopGroup.shutdownGracefully();

}

}

public void connect(Bootstrap bootstrap,int port) throws Exception{

channel = bootstrap.connect("localhost",8090).sync().channel();

}

public void sendMsg(String text) throws Exception{

int num = random.nextInt(10);

Thread.sleep(num * 1000);

channel.writeAndFlush(text);

}

static class HeartBeatClientInitializer extends ChannelInitializer {

@Override

protected void initChannel(Channel ch) throws Exception {

ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();

pipeline.addLast("decoder", new StringDecoder());

pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder());

pipeline.addLast(new HeartBeatClientHandler());

}

}

static class HeartBeatClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler {

@Override

protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception {

System.out.println(" client received :" +msg);

if(msg!= null && msg.equals("you are out")) {

System.out.println(" server closed connection , so client will close too");

ctx.channel().closeFuture();

}

}

}

}

运行代码

在上面的代码写好之后，我们先启动服务端，然后在启动客户端。运行日志如下：

server端：

=== /127.0.0.1:57700 is active ===

====== > [server] message received : I am alive

====== > [server] message received : I am alive

/127.0.0.1:57700超时事件：写空闲

/127.0.0.1:57700超时事件：读空闲

/127.0.0.1:57700超时事件：读写空闲

/127.0.0.1:57700超时事件：写空闲

/127.0.0.1:57700超时事件：读空闲

/127.0.0.1:57700超时事件：读写空闲

/127.0.0.1:57700超时事件：写空闲

====== > [server] message received : I am alive

/127.0.0.1:57700超时事件：写空闲

/127.0.0.1:57700超时事件：读写空闲

/127.0.0.1:57700超时事件：读空闲

/127.0.0.1:57700超时事件：写空闲

/127.0.0.1:57700超时事件：读写空闲

/127.0.0.1:57700超时事件：读空闲

[server]读空闲超过3次，关闭连接

client端：

client sent msg and sleep 2

client received :copy that

client received :copy that

client sent msg and sleep 6

client sent msg and sleep 6

client received :copy that

client received :you are out

shttp://erver closed connection , so client will close too

Process finished with exit code 0

通过上面的运行日志，我们可以看到：

1.客户端在与服务器成功建立之后，发送了3次'I am alive'，服务端也回应了3次：'copy that'

2.由于客户端消极怠工，超时了多次，服务端关闭了链接。

3.客户端知道服务端抛弃自己之后，也关闭了连接，程序退出。

以上简单了演示了一下，netty的心跳机制，其实主要就是使用了IdleStateHandler。源码下载

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