Netty心跳检测代码实例及源码分析

作者: Zak1 | 来源:发表于2020-08-04 01:32 被阅读0次

背景：今天在研读项目netty相关代码时，发现有设备有心跳机制(尽管在本项目中没啥左右)，本着要不试一下的方式,调用下Netty提供的IdleStatHandler这个handler来实现一下心跳检测功能。

尝试：

在网上搜索了一下netty的心跳检测api，光看到IdleStatHandler就直接下手写代码了，想着也就一套调用链的方式，写完测一下没问题就ok了，便写下了如下代码：

Netty服务端代码：

public class MyServer {
    public static void main(String[] args) {
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

        try {

            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
            serverBootstrap
                    .group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO)) 
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ChannelPipeline channelPipeline = ch.pipeline();
                            channelPipeline.addLast(new HeartBeatHandler(3, 0, 0));
                            channelPipeline.addLast(new MyServerHandler());
                 
                        }
                    });


            ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(10005).sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}
------------------------------------------------------------------------
public class HeartBeatHandler  extends IdleStateHandler {
    public HeartBeatHandler(int readerIdleTimeSeconds, int writerIdleTimeSeconds, int allIdleTimeSeconds) {
        super(readerIdleTimeSeconds, writerIdleTimeSeconds, allIdleTimeSeconds);
    }
    @Override
    public void read(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("HeartBeatHandler----->"+ctx);
        super.read(ctx);
    }

    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
        System.out.println("HeartBeatHandler 中的userEventTriggered被触发");
        //空闲状态转换
        if (evt instanceof IdleStateEvent) {
            IdleStateEvent idleStateEvent = (IdleStateEvent) evt;
            String evenType = null;

            switch (idleStateEvent.state()) {
                case READER_IDLE:
                    evenType = "读空闲";
                    break;
                case WRITER_IDLE:
                    evenType = "写空闲";
                    break;
                case ALL_IDLE:
                    evenType = "读写空闲";
                    break;
            }
            System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() + "超时事件：" + evenType);
        }
    }
}
---------------------------
public class MyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        System.out.println(msg);
        super.channelRead(ctx, msg);
    }
}

Socket测试代码：

public class Test {
    public static void socketTest() throws IOException, InterruptedException {
        Socket socket=new Socket("127.0.0.1",10005);
        PrintWriter pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
        for (int i=0;i<100;i++){
            pw.println("HelloWorld");
            pw.flush();
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
        }
        pw.close();
        socket.close();
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        socketTest();
    }
}

开始自信的运行代码，结果发现光顾着输出helloworld相关的内容了(为什么不直接是helloWorld,因为这里没有做编解码操作，这不是本文讨论重点)
尝试百度，stackoverflow，也没能查到原由，也没能看到示例代码，基本给的解决方案都是指将IdlestatHandler调用链放置在第一位置(我本来就这样放的ORZ),顺便吐槽一下csdn : )

一探究竟

心有不死，虽不是项目必须实现功能，但是勾起了好奇心，这不得探个究竟怎么睡得着。

Debug 调试：

跟着断点一步一步进入调用方法链(这里只列出核心代码)：

       //当数据链上的handler中的channelRead方法被调用时,reading 标志位-->true
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        if (readerIdleTimeNanos > 0 || allIdleTimeNanos > 0) {
            reading = true;
            firstReaderIdleEvent = firstAllIdleEvent = true;
        }
        ctx.fireChannelRead(msg);
    }
       //根据构造函数中的三个参数设定时间 readerIdleTimeSeconds writerIdleTimeSeconds allIdleTimeSeconds 
       //IdleStatHandler会启动对应的检测线程，这里以读超时距离，线程通过判断是否已读，以及是否超时组合判断是否需要调用userEventTriggered()函数，这里只提供超时检测线程代码，其他生成相关检测池代码可自行断点调试.
        protected void run(ChannelHandlerContext ctx) {
            long nextDelay = allIdleTimeNanos;
            if (!reading) {
                nextDelay -= ticksInNanos() - Math.max(lastReadTime, lastWriteTime);
            }
            if (nextDelay <= 0) {
                allIdleTimeout = schedule(ctx, this, allIdleTimeNanos, TimeUnit.NANOSECONDS);
                boolean first = firstAllIdleEvent;
                firstAllIdleEvent = false;
                try {
                    //进入触发调用流程
                    channelIdle(ctx, newIdleStateEvent(IdleState.ALL_IDLE, first));
                } catch (Throwable t) {
                    ctx.fireExceptionCaught(t);
                }
            } 
        }
   
       //以下三段代码为触发调用流程中的代码：
    protected void channelIdle(ChannelHandlerContext ctx, IdleStateEvent evt) throws Exception {
        ctx.fireUserEventTriggered(evt);
    }

    @Override
    public ChannelHandlerContext fireUserEventTriggered(final Object event) {
        invokeUserEventTriggered(findContextInbound(), event);
        return this;
    }
       //把这里读懂就明白了为什么上面的示例代码无法正常触发userEventTriggered()函数了
    private AbstractChannelHandlerContext findContextInbound() {
        AbstractChannelHandlerContext ctx = this;
       //此处的do方法无论条件如何都会先进行一次向后传递，变成next值
       //因此示例代码中的HeartBeatHandler()虽然存在userEventTriggered(),但是在这个函数中,找的是下一个Handler的ChannelHandlerContext，那可以猜想一下，如果此时MyServerHandler()复写了userEventTriggered()，会被触发吗?
        do {
            ctx = ctx.next;
        } while (!ctx.inbound);
        return ctx;
    }


       //注意在上面的fireUserEventTriggered()函数中，最外层函数是本函数，稍微读一下，也能看出来，这是一个递归函数不断的进行链式递归，直到满足上面的 ctx.inbound=true 即handler处理链中的Inbound已经被调用完毕(如果存在userEventTriggered()的话)，文章最后会提供channelPipeline的Handler调用图。
    static void invokeUserEventTriggered(final AbstractChannelHandlerContext next, final Object event) {
        ObjectUtil.checkNotNull(event, "event");
        EventExecutor executor = next.executor();
        if (executor.inEventLoop()) {
            next.invokeUserEventTriggered(event);
        } else {
            executor.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    next.invokeUserEventTriggered(event);
                }
            });
        }
    }

debug结束，思路大概理清了，Idlestathandler通过新开线程来进行耗时检测，通过耗时配合表示位，来决定是否调用userEventTriggered()函数，并且在findContextInbound由于使用的是do while循环，所以是不会出现调用自己本身的情况，采用这样的编写方式我想不仅仅是不调用自身的触发函数，而是在Inbound找寻到最深处时，可以将ctx自动转换为outbound相关的handlerContext.最后使用递归函数不断递归inbound链，进行链式调用，所有该链上的handler的userEventTriggered() 都将被调用(当然，除了第一个，因为 do while的原因 : )

分析完毕，编写新的调用代码示例。

//避免代码重复，只提供调用链代码，其他代码不变
ChannelPipeline channelPipeline = ch.pipeline();
channelPipeline.addLast(new HeartBeatHandler(5, 0, 0));
channelPipeline.addLast(new MyServerHandler());
//偷个懒加个匿名内部类
channelPipeline.addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter(){
   @Override
   public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws    Exception {
      System.out.println("last Trigger触发");
      super.userEventTriggered(ctx, evt);
  }
---------------
  //注意这里的MyServerHandler复写了触发函数，用来观察是否被触发
public class MyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        System.out.println(msg);
        super.channelRead(ctx, msg);
    }
    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
        System.out.println("MyServerHandler userEventTriggered 触发");
        super.userEventTriggered(ctx,evt);
    }
}
  
 //最后，对于后两个调用链的代码，读者可以自行替换位置，尝试运行，观察输出效果，相信一定会对IdlestatHandler触发流程有更深刻的了解。

ChannelPipeline handler调用图：

*  +---------------------------------------------------+---------------+
*  |                           ChannelPipeline         |               |
*  |                                                  \|/              |
*  |    +---------------------+            +-----------+----------+    |
*  |    | Inbound Handler  N  |            | Outbound Handler  1  |    |
*  |    +----------+----------+            +-----------+----------+    |
*  |              /|\                                  |               |
*  |               |                                  \|/              |
*  |    +----------+----------+            +-----------+----------+    |
*  |    | Inbound Handler N-1 |            | Outbound Handler  2  |    |
*  |    +----------+----------+            +-----------+----------+    |
*  |              /|\                                  .               |
*  |               .                                   .               |
*  | ChannelHandlerContext.fireIN_EVT() ChannelHandlerContext.OUT_EVT()|
*  |        [ method call]                       [method call]         |
*  |               .                                   .               |
*  |               .                                  \|/              |
*  |    +----------+----------+            +-----------+----------+    |
*  |    | Inbound Handler  2  |            | Outbound Handler M-1 |    |
*  |    +----------+----------+            +-----------+----------+    |
*  |              /|\                                  |               |
*  |               |                                  \|/              |
*  |    +----------+----------+            +-----------+----------+    |
*  |    | Inbound Handler  1  |            | Outbound Handler  M  |    |
*  |    +----------+----------+            +-----------+----------+    |
*  |              /|\                                  |               |
*  +---------------+-----------------------------------+---------------+
*                  |                                  \|/
*  +---------------+-----------------------------------+---------------+
*  |               |                                   |               |
*  |       [ Socket.read() ]                    [ Socket.write() ]     |
*  |                                                                   |
*  |  Netty Internal I/O Threads (Transport Implementation)            |
*  +-------------------------------------------------------------------+

总结：保持好奇心，别怕失败，不要气馁。

Netty心跳检测代码实例及源码分析

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