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Netty的心跳机制

Netty

文章目录

  • 一、引入
  • 二、工作原理
  • 三、实现
  • 四、源码剖析
  • 五、总结

一、引入

在 TCP 保持长连接的过程中,可能会出现断网等网络异常出现,异常发生的时候, client 与 server 之间如果没有交互的话,它们是无法发现对方已经掉线。

二、工作原理

在 client 与 server 之间在一定时间内没有数据交互时, 即处于 idle 状态时, 客户端或服务器就会发送一个特殊的数据包给对方, 当接收方收到这个数据报文后, 也立即发送一个特殊的数据报文, 回应发送方, 此即一个 PING-PONG 交互。所以, 当某一端收到心跳消息后, 就知道了对方仍然在线, 这就确保 TCP 连接的有效性。

TCP 实际上自带的就有长连接选项,本身是也有心跳包机制,也就是 TCP 的选项:SO_KEEPALIVE。但是,TCP 协议层面的长连接灵活性不够。所以,一般情况下我们都是在应用层协议上实现自定义心跳机制的,也就是在 Netty 层面通过编码实现。通过 Netty 实现心跳机制的话,核心类是 IdleStateHandler 。

三、实现

在 Netty中, 实现心跳机制的关键是 IdleStateHandler

public IdleStateHandler(int readerIdleTimeSeconds, int writerIdleTimeSeconds, int allIdleTimeSeconds) {
    this((long)readerIdleTimeSeconds, (long)writerIdleTimeSeconds, (long)allIdleTimeSeconds, TimeUnit.SECONDS);
}

参数的含义:

  • readerIdleTimeSeconds: 读超时. 即当在指定的时间间隔内没有从 Channel 读取到数据时, 会触发一个 READER_IDLE 的 IdleStateEvent 事件.
  • writerIdleTimeSeconds: 写超时. 即当在指定的时间间隔内没有数据写入到 Channel 时, 会触发一个 WRITER_IDLE 的 IdleStateEvent 事件.
  • allIdleTimeSeconds: 读/写超时. 即当在指定的时间间隔内没有读或写操作时, 会触发一个 ALL_IDLE 的 IdleStateEvent 事件.

**注意:**这三个参数默认的时间单位是秒。

心跳处理类:ClientIdleStateTrigger

/**
 * <p>
 *  用于捕获{@link IdleState#WRITER_IDLE}事件(未在指定时间内向服务器发送数据),然后向<code>Server</code>端发送一个心跳包。
 * </p>
 */
public class ClientIdleStateTrigger extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    public static final String HEART_BEAT = "heart beat!";

    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
        if (evt instanceof IdleStateEvent) {
            IdleState state = ((IdleStateEvent) evt).state();
            if (state == IdleState.WRITER_IDLE) {
                // write heartbeat to server
                ctx.writeAndFlush(HEART_BEAT);
            }
        } else {
            super.userEventTriggered(ctx, evt);
        }
    }

}

四、源码剖析

Netty的心跳机制 - Java技术债务

第254行代码其实表示该方法只是进行了透传,不做任何业务逻辑处理,让channelPipe中的下一个handler处理channelRead方法,但是记录了一下这里的调用时间

channelActive方法

Netty的心跳机制 - Java技术债务

initialize方法

Netty的心跳机制 - Java技术债务

这边会触发一个Task,ReaderIdleTimeoutTask,这个task是部分源码

Netty的心跳机制 - Java技术债务

341行是这样的,用当前时间减去最后一次channelRead方法调用的时间,假如这个结果是6s,说明最后一次调用channelRead已经是6s之前的事情了,你设置的是5s,那么nextDelay则为-1,说明超时了,那么354行则会触发userEventTriggered方法,如果没有超时则不触发userEventTriggered方法。

Netty的心跳机制 - Java技术债务

五、总结

IdleStateHandler这个类会根据你设置的超时参数的类型和值,循环去检测channelRead和write方法多久没有被调用了,如果这个时间超过了你设置的值,那么就会触发对应的事件,read触发read,write触发write,all触发all

  • 如果超时了,则会调用userEventTriggered方法,且会告诉你超时的类型
  • 如果没有超时,则会循环定时检测,除非你将IdleStateHandler移除Pipeline

一、引入

在 TCP 保持长连接的过程中,可能会出现断网等网络异常出现,异常发生的时候, client 与 server 之间如果没有交互的话,它们是无法发现对方已经掉线。

二、工作原理

在 client 与 server 之间在一定时间内没有数据交互时, 即处于 idle 状态时, 客户端或服务器就会发送一个特殊的数据包给对方, 当接收方收到这个数据报文后, 也立即发送一个特殊的数据报文, 回应发送方, 此即一个 PING-PONG 交互。所以, 当某一端收到心跳消息后, 就知道了对方仍然在线, 这就确保 TCP 连接的有效性。

TCP 实际上自带的就有长连接选项,本身是也有心跳包机制,也就是 TCP 的选项:SO_KEEPALIVE。但是,TCP 协议层面的长连接灵活性不够。所以,一般情况下我们都是在应用层协议上实现自定义心跳机制的,也就是在 Netty 层面通过编码实现。通过 Netty 实现心跳机制的话,核心类是 IdleStateHandler 。

三、实现

在 Netty中, 实现心跳机制的关键是 IdleStateHandler

public IdleStateHandler(int readerIdleTimeSeconds, int writerIdleTimeSeconds, int allIdleTimeSeconds) {
    this((long)readerIdleTimeSeconds, (long)writerIdleTimeSeconds, (long)allIdleTimeSeconds, TimeUnit.SECONDS);
}

参数的含义:

  • readerIdleTimeSeconds: 读超时. 即当在指定的时间间隔内没有从 Channel 读取到数据时, 会触发一个 READER_IDLE 的 IdleStateEvent 事件.
  • writerIdleTimeSeconds: 写超时. 即当在指定的时间间隔内没有数据写入到 Channel 时, 会触发一个 WRITER_IDLE 的 IdleStateEvent 事件.
  • allIdleTimeSeconds: 读/写超时. 即当在指定的时间间隔内没有读或写操作时, 会触发一个 ALL_IDLE 的 IdleStateEvent 事件.

**注意:**这三个参数默认的时间单位是秒。

心跳处理类:ClientIdleStateTrigger

/**
 * <p>
 *  用于捕获{@link IdleState#WRITER_IDLE}事件(未在指定时间内向服务器发送数据),然后向<code>Server</code>端发送一个心跳包。
 * </p>
 */
public class ClientIdleStateTrigger extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    public static final String HEART_BEAT = "heart beat!";

    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
        if (evt instanceof IdleStateEvent) {
            IdleState state = ((IdleStateEvent) evt).state();
            if (state == IdleState.WRITER_IDLE) {
                // write heartbeat to server
                ctx.writeAndFlush(HEART_BEAT);
            }
        } else {
            super.userEventTriggered(ctx, evt);
        }
    }

}

四、源码剖析

Netty的心跳机制 - Java技术债务

第254行代码其实表示该方法只是进行了透传,不做任何业务逻辑处理,让channelPipe中的下一个handler处理channelRead方法,但是记录了一下这里的调用时间

channelActive方法

Netty的心跳机制 - Java技术债务

initialize方法

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这边会触发一个Task,ReaderIdleTimeoutTask,这个task是部分源码

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341行是这样的,用当前时间减去最后一次channelRead方法调用的时间,假如这个结果是6s,说明最后一次调用channelRead已经是6s之前的事情了,你设置的是5s,那么nextDelay则为-1,说明超时了,那么354行则会触发userEventTriggered方法,如果没有超时则不触发userEventTriggered方法。

Netty的心跳机制 - Java技术债务

五、总结

IdleStateHandler这个类会根据你设置的超时参数的类型和值,循环去检测channelRead和write方法多久没有被调用了,如果这个时间超过了你设置的值,那么就会触发对应的事件,read触发read,write触发write,all触发all

  • 如果超时了,则会调用userEventTriggered方法,且会告诉你超时的类型
  • 如果没有超时,则会循环定时检测,除非你将IdleStateHandler移除Pipeline
完
  • 本文作者:Java技术债务
  • 原文链接: https://cuizb.top/myblog/article/1645434283
  • 版权声明: 本博客所有文章除特别声明外,均采用 CC BY 3.0 CN协议进行许可。转载请署名作者且注明文章出处。
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