JAVA(SpringBoot)集成Netty实现(TCP、Websocket)服务端与客户端。

06-01 1366阅读

SpringBoot集成 Netty 。

  • 一、Netty 简介
  • 二、Netty功能
    • 1. 网络通信支持
    • 2. 高性能与低资源消耗
    • 3. 易于使用和定制
    • 4. 内存管理
    • 5. 安全性
    • 三、POM依赖
    • 四、TCP
      • 1、服务端
        • 1.1 创建一个Netty服务端类，NettyTcpServer
        • 1.2 创建一个 NettyTcpServerHandler继承自 ChannelInboundHandlerAdapter，主要负责处理 Netty TCP 服务端各种事件和消息。
        • 2、客户端
          • 2.1 创建一个Netty客户端类，NettyTcpClient
          • 2.2 创建一个 NettyTcpClientHandler 客户端处理器，继承自 SimpleChannelInboundHandler 处理服务器发送的数据。
          • 五、WebSocket
            • 1、服务端
              • 1.1 创建一个Netty WebSocket 服务端类，WebSocketServer
              • 1.2 创建一个 WebSocketHandler 继承自 SimpleChannelInboundHandler，用于处理 WebSocket 文本消息。
              • 六、TCP 与 WebSocket 同时监听不同的端口
                • 1、 NettyConfig 用于配置和管理 Netty 服务器的启动和关闭
                • 2、 AbstractNettyServer 通过继承该抽象类，子类可以实现特定的服务器逻辑，TCP 服务器或 WebSocket 服务器。
                • 3、 TcpServer 类是一个基于 Netty 的 TCP 服务器实现类，继承自 AbstractNettyServer。
                • 4、 TcpServerHandler 类，主要负责处理 Netty TCP 服务端各种事件和消息。
                • 5、 WebSocketServer 类，继承自 AbstractNettyServer，基于 Netty 框架实现的 WebSocket 服务器类。
                • 6、 WebSocketHandler 类，继承自 SimpleChannelInboundHandler，用于处理 WebSocket 文本消息

                  一、Netty 简介

                  Netty 是一款基于 Java 语言开发的高性能、异步事件驱动型网络应用框架，它为开发人员提供了对 TCP、UDP、HTTP、WebSocket 等多种网络协议的支持，极大地简化了网络编程工作，无论是开发服务器端应用还是客户端应用都十分便捷。其主要特点包括：

                  高性能：通过使用异步 I/O 和事件驱动模型，减少线程切换和上下文开销，提升系统性能。

                  易用性：提供了高层次的抽象，使得开发者可以专注于业务逻辑，而不必过多关注底层网络细节。

                  灵活性：支持多种协议和编解码方式，易于定制和扩展。

                  二、Netty功能

                  Netty是一个基于Java的高性能、异步事件驱动的网络应用框架，用于快速开发可维护的高性能网络服务器和客户端程序。以下是其一些主要功能：

                  1. 网络通信支持

                  • 多种协议：
                    • Netty支持广泛的网络协议，如TCP、UDP、HTTP、HTTP/2、WebSocket等。这使得开发人员能够轻松构建支持不同应用层协议的网络应用。例如，开发基于HTTP协议的Web服务器，或者基于WebSocket协议的实时通信应用。
                    • 以HTTP协议为例，Netty提供了专门的编解码器和处理器，方便处理HTTP请求和响应，包括解析HTTP头、处理HTTP内容体等。
                    • 跨平台：它能够在不同的操作系统和Java版本上运行，确保应用的可移植性。无论是在Linux、Windows还是Mac OS系统上，Netty都能发挥其高性能的优势。

                      2. 高性能与低资源消耗

                      • 异步和事件驱动：Netty采用异步I/O和事件驱动模型，这使得它能够在处理大量并发连接时，避免线程阻塞，提高系统的吞吐量和响应能力。例如，当一个新的连接建立或者数据可读时，Netty会触发相应的事件，由预先注册的事件处理器进行处理，而不是让线程一直等待I/O操作完成。
                      • 零拷贝技术：Netty通过使用零拷贝技术，减少了数据在内存中的拷贝次数，提高了数据传输的效率。例如，在文件传输场景中，Netty可以直接将文件内容从磁盘传输到网络，而不需要将文件内容先拷贝到应用程序的内存中。

                        3. 易于使用和定制

                        • 简单的API：Netty提供了简洁直观的API，使得开发人员能够快速上手，构建复杂的网络应用。例如，通过ChannelPipeline机制，开发人员可以方便地添加和管理各种网络处理逻辑，如编解码、业务逻辑处理等。
                        • 高度可定制：它的架构设计非常灵活，允许开发人员根据具体需求对其进行定制。比如，可以自定义编解码器来处理特定格式的协议数据，或者定制线程模型以适应不同的应用场景。

                          4. 内存管理

                          • 池化内存分配：Netty提供了池化内存分配器，能够有效地管理内存，减少内存碎片，提高内存的使用效率。例如，在高并发场景下，频繁地创建和销毁对象会导致内存碎片问题，而Netty的池化内存分配器可以复用已分配的内存块，避免这种情况的发生。
                          • 自动内存回收：它具备自动内存回收机制，能够根据应用的运行情况，自动调整内存的使用，降低内存泄漏的风险。

                            5. 安全性

                            • SSL/TLS支持：Netty内置了对SSL/TLS协议的支持，使得开发人员能够轻松地为网络应用添加安全加密功能，保护数据在传输过程中的机密性和完整性。例如，在开发金融类网络应用时，可以使用Netty的SSL/TLS支持，确保用户的交易数据安全传输。

                              三、POM依赖

                                  
        io.netty
        netty-transport
        4.1.94.Final
    
    
        io.netty
        netty-codec
        4.1.94.Final
    
    
        io.netty
        netty-all
        4.1.92.Final

                              四、TCP

                              1、服务端

                              1.1 创建一个Netty服务端类，NettyTcpServer

                              import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.stereotype.Component;
/**
 * Netty TCP服务类
 *
 * @author chenlei
 */
@Slf4j
@Component
public class NettyTcpServer implements CommandLineRunner {
    /**
     * 端口号
     */
    private int port = 8972;
    @Override
    public void run(String... args) {
        // 接收连接
        EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();
        // 处理信息
        EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
        try {
            // 定义server
            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
            // 添加分组
            serverBootstrap.group(boss, worker)
                    // 添加通道设置非阻塞
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    // 服务端可连接队列数量
                    .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)
                    // 开启长连接
                    .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, Boolean.TRUE)
                    // 流程处理
                    .childHandler(new ChannelInitializer() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) {
                            ch.pipeline().addLast(new NettyTcpServerHandler());
                        }
                    });
            // 绑定端口
            ChannelFuture cf = serverBootstrap.bind(port).sync();
            // 优雅关闭连接
            cf.channel().closeFuture().sync();
        } catch (Exception e) {
            log.error("连接错误:{}", e.getMessage());
        } finally {
            boss.shutdownGracefully();
            worker.shutdownGracefully();
        }
    }
}

                              1.2 创建一个 NettyTcpServerHandler继承自 ChannelInboundHandlerAdapter，主要负责处理 Netty TCP 服务端各种事件和消息。

                              import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelId;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.handler.timeout.IdleState;
import io.netty.handler.timeout.IdleStateEvent;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
/**
 * @author chenlei
 */
@Slf4j
public class NettyTcpServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    /**
     * 保存连接到服务端的通道信息，对连接的客户端进行管理，包括连接的添加、删除、查找等操作。
     */
    private static final ConcurrentHashMap CHANNEL_MAP = new ConcurrentHashMap();
    /**
     * 当有客户端连接到服务器时，此方法会被触发。
     * 它会记录客户端的 IP 地址、端口号以及连接的 ChannelId，并将该连接添加到 CHANNEL_MAP 中。
     * 如果连接已经存在于 CHANNEL_MAP 中，会打印相应的日志信息；如果不存在，则添加到映射中并记录连接信息。
     *
     * @param ctx 通道处理器上下文，包含了通道的信息和操作通道的方法
     */
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) {
        // 获取客户端的网络地址信息
        InetSocketAddress insocket = (InetSocketAddress) ctx.channel().remoteAddress();
        // 获取客户端的 IP 地址
        String clientIp = insocket.getAddress().getHostAddress();
        // 获取客户端的端口号
        int clientPort = insocket.getPort();
        // 获取连接通道的唯一标识
        ChannelId channelId = ctx.channel().id();
        // 如果该连接通道已经在映射中，打印连接状态信息
        if (CHANNEL_MAP.containsKey(channelId)) {
            log.info("客户端【" + channelId + "】是连接状态，连接通道数量: " + CHANNEL_MAP.size());
        } else {
            // 将新的连接添加到映射中
            CHANNEL_MAP.put(channelId, ctx);
            log.info("客户端【" + channelId + "】连接 netty 服务器[IP:" + clientIp + "--->PORT:" + clientPort + "]");
            log.info("连接通道数量: " + CHANNEL_MAP.size());
        }
    }
    /**
     * 当有客户端终止连接服务器时，此方法会被触发。
     * 它会从 CHANNEL_MAP 中移除该客户端的连接信息，并打印相应的退出信息和更新后的连接通道数量。
     * 首先检查该连接是否存在于 CHANNEL_MAP 中，如果存在则进行移除操作。
     *
     * @param ctx 通道处理器上下文
     */
    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) {
        InetSocketAddress insocket = (InetSocketAddress) ctx.channel().remoteAddress();
        String clientIp = insocket.getAddress().getHostAddress();
        ChannelId channelId = ctx.channel().id();
        // 检查映射中是否包含该客户端连接
        if (CHANNEL_MAP.containsKey(channelId)) {
            // 从映射中移除连接
            CHANNEL_MAP.remove(channelId);
            log.info("客户端【" + channelId + "】退出 netty 服务器[IP:" + clientIp + "--->PORT:" + insocket.getPort() + "]");
            log.info("连接通道数量: " + CHANNEL_MAP.size());
        }
    }
    /**
     * 当有客户端向服务器发送消息时，此方法会被触发。
     * 它会打印接收到的客户端消息，并调用 channelWrite 方法将消息返回给客户端。
     * 首先会打印接收到客户端报文的日志信息，然后调用 channelWrite 方法进行响应。
     *
     * @param ctx 通道处理器上下文
     * @param msg 从客户端接收到的消息对象
     */
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
        log.info("加载客户端报文......");
        log.info("【" + ctx.channel().id() + "】" + " :" + msg);
        // 下面可以解析数据，保存数据，生成返回报文，将需要返回报文写入 write 函数
        // 调用 channelWrite 方法将消息返回给客户端
        this.channelWrite(ctx.channel().id(), msg);
    }
    /**
     * 服务端给客户端发送消息的方法。
     * 首先根据传入的 ChannelId 从 CHANNEL_MAP 中获取对应的 ChannelHandlerContext，
     * 然后检查消息是否为空以及 ChannelHandlerContext 是否存在，若存在则将消息写入通道并刷新缓冲区。
     *
     * @param channelId 连接通道的唯一标识
     * @param msg       需要发送的消息内容
     */
    public void channelWrite(ChannelId channelId, Object msg) {
        // 获取与 ChannelId 对应的 ChannelHandlerContext
        ChannelHandlerContext ctx = CHANNEL_MAP.get(channelId);
        if (ctx == null) {
            log.info("通道【" + channelId + "】不存在");
            return;
        }
        if (msg == null || msg == "") {
            log.info("服务端响应空的消息");
            return;
        }
        // 将消息写入通道
        ctx.write(msg);
        // 刷新通道的输出缓冲区，确保消息被发送出去
        ctx.flush();
    }
    /**
     * 当触发用户事件时，此方法会被调用，主要用于处理空闲状态事件。
     * 根据不同的空闲状态（读、写、总超时）进行相应的处理，如断开连接。
     * 首先检查触发的事件是否是 IdleStateEvent，如果是则判断具体的空闲状态并进行相应处理。
     *
     * @param ctx 通道处理器上下文
     * @param evt 触发的事件对象
     */
    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) {
        String socketString = ctx.channel().remoteAddress().toString();
        if (evt instanceof IdleStateEvent) {
            IdleStateEvent event = (IdleStateEvent) evt;
            if (event.state() == IdleState.READER_IDLE) {
                log.info("Client: " + socketString + " READER_IDLE 读超时");
                // 读超时，断开连接
                ctx.disconnect();
            } else if (event.state() == IdleState.WRITER_IDLE) {
                log.info("Client: " + socketString + " WRITER_IDLE 写超时");
                // 写超时，断开连接
                ctx.disconnect();
            } else if (event.state() == IdleState.ALL_IDLE) {
                log.info("Client: " + socketString + " ALL_IDLE 总超时");
                // 总超时，断开连接
                ctx.disconnect();
            }
        }
    }
    /**
     * 当发生异常时，此方法会被触发。
     * 它会关闭通道并打印相应的错误信息，同时打印当前的连接通道数量。
     * 异常发生时，会关闭通道以防止资源泄漏，并且打印异常发生的通道信息和当前的连接数量。
     *
     * @param ctx   通道处理器上下文
     * @param cause 引发异常的原因
     */
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        ctx.close();
        log.info(ctx.channel().id() + " 发生了错误,此连接被关闭" + "此时连通数量: " + CHANNEL_MAP.size());
    }
}

                              2、客户端

                              2.1 创建一个Netty客户端类，NettyTcpClient

                              import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.DelimiterBasedFrameDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/**
 * Netty TCP客户端
 *
 * @author chenlei
 */
@Slf4j
@Component
public class NettyTcpClient implements CommandLineRunner {
    /**
     * 最大连接次数
     */
    private final int maxConnectTimes = 10;
    /**
     * 地址
     */
    private final String host = "192.168.2.154";
    /**
     * 端口
     */
    private final int port = 1250;
    @Override
    public void run(String... args) {
        // 创建一个处理 I/O 操作的 EventLoopGroup，用于处理客户端的 I/O 操作和事件
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        try {
            // 创建 Bootstrap 对象，用于配置和启动 Netty 客户端
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
            bootstrap.group(group)
                    // 使用 NioSocketChannel 作为通道类型，基于 NIO 的 Socket 通道
                    .channel(NioSocketChannel.class)
                    // 设置 TCP 选项，如 TCP_NODELAY 开启无延迟模式，提高性能
                    .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
                    // 为 ChannelPipeline 添加处理器，用于处理通道的数据
                    .handler(new ChannelInitializer() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) {
                            // 添加帧解码器，处理粘包和拆包问题，这里以 \n 作为分隔符
                            ch.pipeline().addLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(8192, Unpooled.copiedBuffer("\n".getBytes())));
                            // 添加字符串解码器，将字节数据解码为字符串
                            ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());
                            // 添加字符串编码器，将字符串编码为字节数据
                            ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
                            // 添加自定义的处理器，用于处理接收到的数据
                            ch.pipeline().addLast(new NettyTcpClientHandler(bootstrap, host, NettyTcpClient.this));
                        }
                    });
            // 连接到服务器的指定端口范围
            final AtomicInteger connectTimes = new AtomicInteger(0);
            // 尝试连接到服务器，并添加连接结果监听器
            bootstrap.connect(host, port).addListener((ChannelFutureListener) future -> {
                if (future.isSuccess()) {
                    // 连接成功时打印日志
                    log.info("成功连接到端口: {}", port);
                } else {
                    // 连接失败时打印日志
                    log.error("连接到服务器时出错，端口: {}", port);
                    // 连接失败时，使用 eventLoop 安排重连任务，60 秒后重连
                    if (connectTimes.get()  {
                            // 重连逻辑，再次尝试连接
                            bootstrap.connect(host, port);
                        }, 60, TimeUnit.SECONDS);
                    } else {
                        log.error("已达到最大连接次数，停止重连，端口: {}", port);
                    }
                }
            });
        } catch (Exception e) {
            // 发生异常时打印错误日志
            log.error("Netty 客户端出错", e);
        }
    }
    /**
     * 定义重新连接方法
     *
     * @param bootstrap 用于配置和启动 Netty 客户端的 Bootstrap 对象
     * @param host      服务器的主机地址
     * @param port      要连接的服务器端口号
     * @param future    表示连接操作的 ChannelFuture 对象
     */
    void reconnect(Bootstrap bootstrap, String host, int port, ChannelFuture future) {
        final AtomicInteger connectTimes = new AtomicInteger(0);
        try {
            bootstrap.connect(host, port).addListener((ChannelFutureListener) f -> {
                if (f.isSuccess()) {
                    log.info("重连成功，端口: {}", port);
                    connectTimes.set(0);
                } else {
                    if (connectTimes.get()  reconnect(bootstrap, host, port, f), 60, TimeUnit.SECONDS);
                    } else {
                        log.error("已达到最大连接次数，停止重连，端口: {}", port);
                    }
                }
            });
        } catch (Exception e) {
            log.error("重连时发生异常，端口: {}", port);
            reconnect(bootstrap, host, port, future);
        }
    }
}

                              2.2 创建一个 NettyTcpClientHandler 客户端处理器，继承自 SimpleChannelInboundHandler 处理服务器发送的数据。

                              import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.net.InetSocketAddress;
/**
 * Netty 客户端处理器类，继承自 SimpleChannelInboundHandler 以处理服务器发送的字符串数据
 *
 * @author chenlei
 */
@Slf4j
public class NettyTcpClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler {
    /**
     * Bootstrap 对象，用于客户端连接的配置和启动
     */
    private final Bootstrap bootstrap;
    /**
     * 服务器的主机地址
     */
    private final String host;
    /**
     * Netty 客户端实例，用于调用重连等操作
     */
    private final NettyTcpClient nettyTcpClient;
    /**
     * 初始化相关参数
     *
     * @param bootstrap   用于客户端连接的 Bootstrap 对象
     * @param host        服务器的主机地址
     * @param nettyClient Netty 客户端实例
     */
    public NettyTcpClientHandler(Bootstrap bootstrap, String host, NettyTcpClient nettyTcpClient) {
        this.bootstrap = bootstrap;
        this.host = host;
        this.nettyTcpClient= nettyTcpClient;
    }
    /**
     * 当接收到服务器发送的数据时调用此方法
     *
     * @param ctx      通道处理器上下文，可用于执行通道操作，如发送数据、关闭通道等
     * @param response 从服务器接收到的响应字符串
     */
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String response) {
        log.info("接收处理服务器响应数据");
        //以下进行具体的业务操作
    }
    /**
     * 当发生异常时调用此方法
     *
     * @param ctx   通道处理器上下文
     * @param cause 异常对象
     */
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        // 打印异常信息
        log.error("处理服务器响应时出错，异常信息: {}", cause.getMessage(), cause);
        // 关闭当前通道
        ctx.close();
    }
    /**
     * 当通道关闭时调用此方法
     *
     * @param ctx 通道处理器上下文
     */
    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) {
        final Channel channel = ctx.channel();
        // 获取远程服务器的端口号
        int port = ((InetSocketAddress) channel.remoteAddress()).getPort();
        log.info("通道处于非活动状态，正在尝试在端口上重新连接: {}", port);
        // 获取 NettyTcpClientHandler 中存储的 NettyClient 实例
        NettyTcpClient nettyTcpClient = ((NettyTcpClientHandler) ctx.handler()).nettyTcpClient;
        // 调用 nettyTcpClient 中的 reconnect 方法进行重连
        nettyTcpClient .reconnect(bootstrap, host, port, ctx.channel().newFailedFuture(new RuntimeException("频道处于非活动状态")));
    }
}

                              五、WebSocket

                              1、服务端

                              1.1 创建一个Netty WebSocket 服务端类，WebSocketServer

                              import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.stereotype.Component;
/**
 * WebSocket 服务类
 *
 * @author chenlei
 */
@Slf4j
@Component
public class WebSocketServer implements CommandLineRunner {
    /**
     * 端口号
     */
    private int port = 897;
    @Override
    public void run(String... args) {
        // 接收 WebSocket 连接的主 EventLoopGroup，用于处理接收新连接的请求
        EventLoopGroup webSocketBoss = new NioEventLoopGroup();
        // 处理 WebSocket 信息的从 EventLoopGroup，用于处理连接建立后的读写操作
        EventLoopGroup webSocketWorker = new NioEventLoopGroup();
        try {
           // 定义 WebSocket 服务器启动器
        ServerBootstrap webSocketServerBootstrap = new ServerBootstrap();
        webSocketServerBootstrap.group(webSocketBoss, webSocketWorker)
                .channel(NioServerSocketChannel.class)
                .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)
                .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, Boolean.TRUE)
                .childHandler(new ChannelInitializer() {
                    @Override
                    protected void initChannel(SocketChannel ch) {
                        // 在通道的处理器链中添加 HttpServerCodec，用于处理 HTTP 协议的编解码
                        ch.pipeline().addLast(new HttpServerCodec());
                        // 添加 HttpObjectAggregator，用于将 HTTP 消息聚合成完整的请求或响应
                        ch.pipeline().addLast(new HttpObjectAggregator(65536));
                        // 添加 WebSocketServerProtocolHandler，用于处理 WebSocket 的握手、控制帧等
                        ch.pipeline().addLast(new WebSocketServerProtocolHandler("/websocket"));
                        // 添加自定义的处理器，用于处理 WebSocket 数据
                        ch.pipeline().addLast(new WebSocketHandler());
                    }
                });
            // 绑定端口
            ChannelFuture cf = serverBootstrap.bind(port).sync();
            // 优雅关闭连接
            cf.channel().closeFuture().sync();
        } catch (Exception e) {
            log.error("连接错误:{}", e.getMessage());
        } finally {
            boss.shutdownGracefully();
            worker.shutdownGracefully();
        }
    }
}

                              1.2 创建一个 WebSocketHandler 继承自 SimpleChannelInboundHandler，用于处理 WebSocket 文本消息。

                              import com.casictime.system.domain.vo.DeviceInfo;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.TextWebSocketFrame;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
/**
 * WebSocketHandler 类，继承自 SimpleChannelInboundHandler，用于处理 WebSocket 文本消息
 *
 * @author chenlei
 */
@Slf4j
public class WebSocketHandler extends SimpleChannelInboundHandler {
    /**
     * 处理接收到的消息
     *
     * @param ctx 通道处理上下文，包含了与通道相关的信息，如通道本身、管道等
     * @param msg 接收到的 TextWebSocketFrame 消息，包含了客户端发送的文本消息内容
     */
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame msg) {
        String message = msg.text();
        // 接收到客户端消息时记录日志，使用 debug 级别，方便在生产环境中调整日志输出
        log.debug("收到客户端的消息: {}", message);
         // 将信息返回给客户端
         ctx.writeAndFlush(msg);
        // 回复消息示例（如果需要）
        // ctx.channel().writeAndFlush(new TextWebSocketFrame("服务器收到您的消息: " + message));
    }
    /**
     * 记录客户端的连接信息
     *
     * @param ctx 通道处理上下文
     */
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) {
        // 当有新的 WebSocket 客户端连接时记录日志
        log.info("一个新的 WebSocket 客户端已连接: {}", ctx.channel().remoteAddress());
    }
    /**
     * 当 WebSocket 客户端断开连接时调用此方法
     *
     * @param ctx 通道处理上下文
     */
    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) {
        // 当 WebSocket 客户端断开连接时记录日志
        log.info("WebSocket 客户端已断开连接: {}", ctx.channel().remoteAddress());
    }
    /**
     * 当处理 WebSocket 连接过程中发生异常时调用此方法
     * 该方法主要负责记录异常信息，并关闭连接以防止异常扩散影响其他客户端
     *
     * @param ctx   通道处理上下文
     * @param cause 引发异常的原因，包含了异常的详细信息
     */
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        // 当处理过程中发生异常时记录日志
        log.error("WebSocket 连接中发生错误: {}", cause.getMessage());
        // 关闭连接以避免异常扩散影响其他客户端
        ctx.close();
    }
}

                              六、TCP 与 WebSocket 同时监听不同的端口

                              1、 NettyConfig 用于配置和管理 Netty 服务器的启动和关闭

                              import com.casictime.framework.netty.server.tcp.TcpServer;
import com.casictime.framework.netty.server.websocket.WebSocketServer;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
import javax.annotation.PostConstruct;
import javax.annotation.PreDestroy;
/**
 * NettyConfig 用于配置和管理 Netty 服务器的启动和关闭。
 * 负责启动 Netty 的 TCP 服务器和 WebSocket 服务器，并使用线程池来执行启动任务。
 *
 * @author chenlei
 */
@Slf4j
@Configuration
public class NettyConfig {
    /**
     * TcpServer 用于启动 TCP 服务器
     */
    @Autowired
    private TcpServer tcpServer;
    /**
     * WebSocketServer 用于启动 WebSocket 服务器
     */
    @Autowired
    private WebSocketServer webSocketServer;
    /**
     * ThreadPoolTaskExecutor 执行服务器启动任务的线程池 (可根据具体情况修改，这个是我自己配置的线程池)
     */
    @Autowired
    private ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor;
    /**
     * init 方法在 Spring 容器创建并初始化该类的实例后被调用。
     * 该方法使用线程池来执行启动 Netty TCP 服务器和 WebSocket 服务器的任务。
     */
    @PostConstruct
    public void init() {
        // 启动 Netty TCP 服务器
        taskExecutor.execute(() -> {
            try {
                // 调用 TcpServer 的 start 方法启动 TCP 服务器
                tcpServer.start();
            } catch (Exception e) {
                log.error("启动 Netty TCP 服务器 失败,{}", e.getMessage());
                e.printStackTrace();
            }
        });
        // 启动 Netty Websocket 服务器
        taskExecutor.execute(() -> {
            try {
                // 调用 WebSocketServer 的 start 方法启动 WebSocket 服务器
                webSocketServer.start();
            } catch (Exception e) {
                log.error("启动 Netty WebSocketServer 服务器 失败,{}", e.getMessage());
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }
    /**
     * destroy 方法在 Spring 容器销毁该类的实例前被调用。
     * 该方法负责关闭线程池，以释放资源。
     */
    @PreDestroy
    public void destroy() {
        // 关闭线程池
        if (taskExecutor != null) {
            taskExecutor.shutdown();
        }
    }
}

                              2、 AbstractNettyServer 通过继承该抽象类，子类可以实现特定的服务器逻辑，TCP 服务器或 WebSocket 服务器。

                              import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
 * 启动和管理功能。
 * 通过继承该抽象类，子类可以实现特定的服务器逻辑，如 TCP 服务器或 WebSocket 服务器。
 *
 * @author chenlei
 */
@Slf4j
@Component
public abstract class AbstractNettyServer {
    /**
     * 存储绑定服务器的 ChannelFuture 对象列表，以便后续对服务器启动过程中的操作和状态进行管理
     */
    protected final List channelFutures = new ArrayList();
    /**
     * 启动 Netty 服务器的方法
     */
    public void start() {
        // 创建一个 NioEventLoopGroup 作为服务器的 boss 线程组，用于接收客户端的连接请求
        EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();
        // 创建一个 NioEventLoopGroup 作为服务器的 worker 线程组，用于处理客户端的业务逻辑
        EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
        // 创建一个 ServerBootstrap 实例，用于配置和启动 Netty 服务器
        ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
        serverBootstrap.group(boss, worker)
                // 设置服务器的通道类型为 NioServerSocketChannel，即使用 NIO 进行网络通信
                .channel(NioServerSocketChannel.class)
                // 设置服务器的 TCP 选项，SO_BACKLOG 表示服务器可接收的最大连接请求队列长度，用于处理大量并发连接时的请求堆积
                .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)
                // 设置子通道的 TCP 选项，SO_KEEPALIVE 表示启用 TCP 的 Keep-Alive 机制，保持长连接
                .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, Boolean.TRUE)
                // 为子通道添加处理器，使用 ChannelInitializer 对每个新的 SocketChannel 进行初始化
                .childHandler(new ChannelInitializer() {
                    @Override
                    // 初始化新的 SocketChannel 的处理器链
                    protected void initChannel(SocketChannel ch) {
                        // 调用抽象方法，由子类实现具体的通道处理器初始化逻辑
                        initChannelHandlers(ch);
                    }
                });
        //端口
        int port = getPort();
        //地址
        String host = getHost();
        try {
            // 尝试将服务器绑定到当前端口
            ChannelFuture cf = serverBootstrap.bind(port);
            // 为绑定操作添加监听器，监听绑定操作的成功和失败状态
            cf.addListener(future -> {
                if (future.isSuccess()) {
                    // 绑定成功时，记录日志，显示服务器绑定的端口和主机地址
                    log.info("服务器在端口 {} 上成功绑定，主机地址为 {}", host, getHost());
                } else {
                    // 绑定失败时，记录错误日志，显示绑定的端口和失败原因
                    log.error("绑定端口 {} 时发生连接错误: {}", host, future.cause().getMessage());
                }
            });
            // 将 ChannelFuture 添加到列表中，以便后续管理
            channelFutures.add(cf);
        } catch (Exception e) {
            // 处理绑定端口时发生的异常，记录错误日志
            log.error("绑定端口 {} 时发生连接错误: {}", port, e.getMessage());
        }
        // 遍历已绑定的 ChannelFuture 列表，等待通道关闭
        for (ChannelFuture cf : channelFutures) {
            try {
                cf.channel().closeFuture().sync();
            } catch (InterruptedException e) {
                // 处理等待通道关闭时发生的异常，记录错误日志
                log.error("等待通道关闭时发生错误: {}", e.getMessage());
                // 中断当前线程状态，避免潜在的异常
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }
        // 关闭 boss 线程组，释放资源
        boss.shutdownGracefully();
        // 关闭 worker 线程组，释放资源
        worker.shutdownGracefully();
    }
    /**
     * 获取服务器的主机地址，由子类实现具体逻辑
     *
     * @return 服务器的主机地址
     */
    protected abstract String getHost();
    /**
     * 获取服务器的端口范围，由子类实现具体逻辑
     *
     * @return 服务器的端口范围，多个端口使用逗号分隔
     */
    protected abstract int getPort();
    /**
     * 初始化通道处理器，由子类实现具体逻辑，根据不同的服务器类型添加不同的处理器
     *
     * @param ch 要初始化的 SocketChannel
     */
    protected abstract void initChannelHandlers(SocketChannel ch);
}

                              3、 TcpServer 类是一个基于 Netty 的 TCP 服务器实现类，继承自 AbstractNettyServer。

                              import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.handler.codec.DelimiterBasedFrameDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Component;
/**
 * TcpServer 类是一个基于 Netty 的 TCP 服务器实现类，继承自 AbstractNettyServer。
 * 启动时配置相应的通道处理器，以处理 TCP 连接和数据传输。
 * 当客户端与服务器建立 TCP 连接时，该类将对连接进行一系列的处理操作。
 *
 * @author chenlei
 */
@Slf4j
@Component
public class TcpServer extends AbstractNettyServer {
    /**
     * TCP 服务器的主机地址。
     */
    @Value("${tcp.host}")
    private String host;
    /**
     * TCP 服务器的端口。
     */
    @Value("${tcp.port}")
    private int port;
    /**
     * 获取 TCP 服务器的主机地址。
     *
     * @return 从配置文件中获取的 TCP 服务器的主机地址
     */
    @Override
    protected String getHost() {
        return host;
    }
    /**
     * 获取 TCP 服务器的端口范围。
     *
     * @return 从配置文件中获取的 TCP 服务器的端口范围
     */
    @Override
    protected int getPort() {
        return port;
    }
    /**
     * 初始化 TCP 服务器的通道处理器。
     * 为每个新建立的 SocketChannel 配置处理器链。
     *
     * @param ch 新建立的 SocketChannel，用于与客户端通信
     */
    @Override
    protected void initChannelHandlers(SocketChannel ch) {
        // 优化：可以使用更灵活的分隔符，如可配置的分隔符，提高代码的可扩展性
        // 添加帧解码器，解决粘包和拆包问题，使用 "\n" 作为分隔符，最大帧长度为 8192 字节
        ch.pipeline().addLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(8192, Unpooled.copiedBuffer("\n".getBytes())));
        // 添加字符串解码器，将字节数据解码为字符串
        ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());
        // 添加字符串编码器，将字符串编码为字节数据
        ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
        // 添加自定义的处理器，用于处理 TCP 数据
        ch.pipeline().addLast(new TcpServerHandler());
    }
}

                              4、 TcpServerHandler 类，主要负责处理 Netty TCP 服务端各种事件和消息。

                              import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelId;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.handler.timeout.IdleState;
import io.netty.handler.timeout.IdleStateEvent;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
/**
 * @author chenlei
 */
@Slf4j
public class TcpServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    /**
     * 保存连接到服务端的通道信息，对连接的客户端进行管理，包括连接的添加、删除、查找等操作。
     */
    private static final ConcurrentHashMap CHANNEL_MAP = new ConcurrentHashMap();
    /**
     * 当有客户端连接到服务器时，此方法会被触发。
     * 它会记录客户端的 IP 地址、端口号以及连接的 ChannelId，并将该连接添加到 CHANNEL_MAP 中。
     * 如果连接已经存在于 CHANNEL_MAP 中，会打印相应的日志信息；如果不存在，则添加到映射中并记录连接信息。
     *
     * @param ctx 通道处理器上下文，包含了通道的信息和操作通道的方法
     */
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) {
        // 获取客户端的网络地址信息
        InetSocketAddress insocket = (InetSocketAddress) ctx.channel().remoteAddress();
        // 获取客户端的 IP 地址
        String clientIp = insocket.getAddress().getHostAddress();
        // 获取客户端的端口号
        int clientPort = insocket.getPort();
        // 获取连接通道的唯一标识
        ChannelId channelId = ctx.channel().id();
        // 如果该连接通道已经在映射中，打印连接状态信息
        if (CHANNEL_MAP.containsKey(channelId)) {
            log.info("客户端【" + channelId + "】是连接状态，连接通道数量: " + CHANNEL_MAP.size());
        } else {
            // 将新的连接添加到映射中
            CHANNEL_MAP.put(channelId, ctx);
            log.info("客户端【" + channelId + "】连接 netty 服务器[IP:" + clientIp + "--->PORT:" + clientPort + "]");
            log.info("连接通道数量: " + CHANNEL_MAP.size());
        }
    }
    /**
     * 当有客户端终止连接服务器时，此方法会被触发。
     * 它会从 CHANNEL_MAP 中移除该客户端的连接信息，并打印相应的退出信息和更新后的连接通道数量。
     * 首先检查该连接是否存在于 CHANNEL_MAP 中，如果存在则进行移除操作。
     *
     * @param ctx 通道处理器上下文
     */
    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) {
        InetSocketAddress insocket = (InetSocketAddress) ctx.channel().remoteAddress();
        String clientIp = insocket.getAddress().getHostAddress();
        ChannelId channelId = ctx.channel().id();
        // 检查映射中是否包含该客户端连接
        if (CHANNEL_MAP.containsKey(channelId)) {
            // 从映射中移除连接
            CHANNEL_MAP.remove(channelId);
            log.info("客户端【" + channelId + "】退出 netty 服务器[IP:" + clientIp + "--->PORT:" + insocket.getPort() + "]");
            log.info("连接通道数量: " + CHANNEL_MAP.size());
        }
    }
    /**
     * 当有客户端向服务器发送消息时，此方法会被触发。
     * 它会打印接收到的客户端消息，并调用 channelWrite 方法将消息返回给客户端。
     * 首先会打印接收到客户端报文的日志信息，然后调用 channelWrite 方法进行响应。
     *
     * @param ctx 通道处理器上下文
     * @param msg 从客户端接收到的消息对象
     */
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
        // 将信息返回给客户端
        ctx.writeAndFlush(msg);
    }
    /**
     * 当触发用户事件时，此方法会被调用，主要用于处理空闲状态事件。
     * 根据不同的空闲状态（读、写、总超时）进行相应的处理，如断开连接。
     * 首先检查触发的事件是否是 IdleStateEvent，如果是则判断具体的空闲状态并进行相应处理。
     *
     * @param ctx 通道处理器上下文
     * @param evt 触发的事件对象
     */
    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) {
        String socketString = ctx.channel().remoteAddress().toString();
        if (evt instanceof IdleStateEvent) {
            IdleStateEvent event = (IdleStateEvent) evt;
            if (event.state() == IdleState.READER_IDLE) {
                log.info("Client: " + socketString + " READER_IDLE 读超时");
                // 读超时，断开连接
                ctx.disconnect();
            } else if (event.state() == IdleState.WRITER_IDLE) {
                log.info("Client: " + socketString + " WRITER_IDLE 写超时");
                // 写超时，断开连接
                ctx.disconnect();
            } else if (event.state() == IdleState.ALL_IDLE) {
                log.info("Client: " + socketString + " ALL_IDLE 总超时");
                // 总超时，断开连接
                ctx.disconnect();
            }
        }
    }
    /**
     * 当发生异常时，此方法会被触发。
     * 它会关闭通道并打印相应的错误信息，同时打印当前的连接通道数量。
     * 异常发生时，会关闭通道以防止资源泄漏，并且打印异常发生的通道信息和当前的连接数量。
     *
     * @param ctx   通道处理器上下文
     * @param cause 引发异常的原因
     */
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        ctx.close();
        log.info(ctx.channel().id() + " 发生了错误,此连接被关闭" + "此时连通数量: " + CHANNEL_MAP.size());
    }
}

                              5、 WebSocketServer 类，继承自 AbstractNettyServer，基于 Netty 框架实现的 WebSocket 服务器类。

                              import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.handler.codec.http.HttpObjectAggregator;
import io.netty.handler.codec.http.HttpServerCodec;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.WebSocketServerProtocolHandler;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Component;
/**
 * WebSocketServer 类，继承自 AbstractNettyServer，基于 Netty 框架实现的 WebSocket 服务器类。
 * 它负责从配置文件中获取 WebSocket 服务器的配置信息（主机地址和端口范围）。
 *
 * @author chenlei
 */
@Slf4j
@Component
public class WebSocketServer extends AbstractNettyServer {
    /**
     * WebSocket 服务器的主机地址
     */
    @Value("${websocket.host}")
    private String host;
    /**
     * WebSocket 服务器的端口范围，多个端口使用逗号分隔。
     */
    @Value("${websocket.port}")
    private int port;
    /**
     * 获取 WebSocket 服务器的主机地址。
     *
     * @return 从配置文件中获取的 WebSocket 服务器的主机地址。
     */
    @Override
    protected String getHost() {
        return host;
    }
    /**
     * 获取 WebSocket 服务器的端口范围。
     *
     * @return 从配置文件中获取的 WebSocket 服务器的端口范围。
     */
    @Override
    protected int getPort() {
        return port;
    }
    /**
     * 初始化 WebSocket 服务器的通道处理器。
     * 方法会在服务器启动时为每个新建立的 SocketChannel 配置处理器链，以处理 WebSocket 通信的各个阶段。
     *
     * @param ch 新建立的 SocketChannel，用于与客户端进行通信。
     */
    @Override
    protected void initChannelHandlers(SocketChannel ch) {
        // 在通道的处理器链中添加 HttpServerCodec，用于处理 HTTP 协议的编解码
        ch.pipeline().addLast(new HttpServerCodec());
        // 添加 HttpObjectAggregator，用于将 HTTP 消息聚合成完整的请求或响应
        ch.pipeline().addLast(new HttpObjectAggregator(65536));
        // 添加 WebSocketServerProtocolHandler，用于处理 WebSocket 的握手、控制帧等
        ch.pipeline().addLast(new WebSocketServerProtocolHandler("/websocket"));
        // 添加自定义的处理器，用于处理 WebSocket 数据
        ch.pipeline().addLast(new WebSocketHandler());
    }
}

                              6、 WebSocketHandler 类，继承自 SimpleChannelInboundHandler，用于处理 WebSocket 文本消息

                              import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.TextWebSocketFrame;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
/**
 * WebSocketHandler 类，继承自 SimpleChannelInboundHandler，用于处理 WebSocket 文本消息
 *
 * @author chenlei
 */
@Slf4j
public class WebSocketHandler extends SimpleChannelInboundHandler {
    /**
     * 处理接收到的消息
     *
     * @param ctx 通道处理上下文，包含了与通道相关的信息，如通道本身、管道等
     * @param msg 接收到的 TextWebSocketFrame 消息，包含了客户端发送的文本消息内容
     */
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame msg) {
        String message = msg.text();
        // 创建一个新的 TextWebSocketFrame 来存储要发送回客户端的消息
        TextWebSocketFrame responseFrame = new TextWebSocketFrame(message);
        // 将消息发送回客户端
        ctx.channel().writeAndFlush(responseFrame);
    }
    /**
     * 记录客户端的连接信息
     *
     * @param ctx 通道处理上下文
     */
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) {
        // 当有新的 WebSocket 客户端连接时记录日志
        log.info("一个新的 WebSocket 客户端已连接: {}", ctx.channel().remoteAddress());
    }
    /**
     * 当 WebSocket 客户端断开连接时调用此方法
     *
     * @param ctx 通道处理上下文
     */
    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) {
        // 当 WebSocket 客户端断开连接时记录日志
        log.info("WebSocket 客户端已断开连接: {}", ctx.channel().remoteAddress());
    }
    /**
     * 当处理 WebSocket 连接过程中发生异常时调用此方法
     * 该方法主要负责记录异常信息，并关闭连接以防止异常扩散影响其他客户端
     *
     * @param ctx   通道处理上下文
     * @param cause 引发异常的原因，包含了异常的详细信息
     */
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        // 当处理过程中发生异常时记录日志
        log.error("WebSocket 连接中发生错误: {}", cause.getMessage());
        // 关闭连接以避免异常扩散影响其他客户端
        ctx.close();
    }
}
                              JAVA(SpringBoot)集成Netty实现(TCP、Websocket)服务端与客户端。
                              （图片来源网络，侵删）
                              JAVA(SpringBoot)集成Netty实现(TCP、Websocket)服务端与客户端。
                              （图片来源网络，侵删）
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