[Netty实践] 心跳检测

目录

一、什么是心跳检测

二、前置学习

三、服务端实现

四、客户端实现

五、测试

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一、什么是心跳检测

心跳检测是用于保障服务端与客户端之间通信连接状态的实时监控。客户端不断向服务端发送心跳包（心跳包就是一组数据，自行定义，能够进行区分就好）。服务端在一定时间范围内能够正常接收客户端心跳包的话，就认为连接正常活跃；如果服务端在一定时间内没有接收到客户端心跳包的话，就认为连接出现中断或异常，那么就可以进行连接断开、释放资源等操作，从而保证节省服务端连接资源。

二、前置学习

实现心跳检测，将通过由Netty提供的以下类：

1、IdleStateHandler

主要有三个关键参数，通过构造函数传入：

读空闲时间，readerIdleTime/readerIdleTimeSeconds

写空闲时间，writerIdleTime/writerIdleTimeSeconds

读写空闲时间，allIdleTime/allIdleTimeSeconds

如果对某一个参数不感兴趣，只需要将对应参数设置为0即可

2、触发事件

当通道有一段时间没有执行读取、写入或同时执行这两种操作时，触发IdleStateEvent。

没有读取操作，将触发?IdleState.READER_IDLE事件

没有写入操作，将触发IdleState.WRITER_IDLE事件

没有读写事件，将触发IdleState.ALL_IDLE事件

3、处理事件

当触发上诉事件时，我们需要接收并且进行对应处理，通过重写handler中的userEventTriggered方法，进行事件处理，参考如下:

public class MyHandler extends ChannelDuplexHandler {
      @Override
      public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
          if (evt instanceof IdleStateEvent) {
              IdleStateEvent e = (IdleStateEvent) evt;
              if (e.state() == IdleState.READER_IDLE) {
                  ctx.close();
              } else if (e.state() == IdleState.WRITER_IDLE) {
                  ctx.writeAndFlush(new PingMessage());
              }
          }
      }
  }

接下来，将通过实际代码，来实现自己的心跳检测。

三、服务端实现

本次实现，服务端只关注读空闲事件，也就是如果服务端在3秒内没有收到客户端的心跳包，将会关闭与客户端之间的连接。

1、ServerChannelInitializer，用于与每个客户端Channel的初始化

public class ServerChannelInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {


    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
        ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
        // 服务端只关注读事件，如果3秒内没有收到客户端的消息，将会触发IdleState.READER_IDLE事件，将由HeartbeatHandler进行处理
        pipeline.addLast(new IdleStateHandler(3, 0, 0));
        pipeline.addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024));
        pipeline.addLast(new StringDecoder());
        // 处理客户端读超时
        pipeline.addLast(new HeartbeatHandler());
    }
    
}

2、HeartbeatHandler，用于处理IdleStateEvent事件，服务端只关注读空闲事件，当触发读空闲事件时，将会关闭与客户端之间的连接

public class HeartbeatHandler extends ChannelDuplexHandler {

    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
        // 处理IdleState.READER_IDLE时间
        if(evt instanceof IdleStateEvent) {
            IdleStateEvent idleStateEvent = (IdleStateEvent) evt;

            IdleState idleState = ((IdleStateEvent) evt).state();

            // 如果是触发的是读空闲时间，说明已经超过n秒没有收到客户端心跳包
            if(idleState == IdleState.READER_IDLE) {
                System.out.println("超过n秒没有收到客户端心跳， channel: " + ctx.channel());

                // 关闭channel，避免造成更多资源占用
                ctx.close();
            }

        }
    }

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        System.out.println("接收到客户端数据， channel: " + ctx.channel() + ", 数据： " + msg.toString());
    }
}

3、NettyServer，用于创建并启动服务端

public class NettyServer {


    public void bind(Integer port){
        EventLoopGroup parentGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup childGroup = new NioEventLoopGroup();

        try{
            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
            serverBootstrap.group(parentGroup, childGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)
                    .childHandler(new ServerChannelInitializer());

            // 阻塞， 等待启动
            ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(port).syncUninterruptibly();

            System.out.println("server启动成功!");

            // 阻塞，等到关闭
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        } finally {
            childGroup.shutdownGracefully();
            parentGroup.shutdownGracefully();
        }


    }

}

四、客户端实现

客户端只关注写空闲事件，如果在2秒内没有任何写操作，将会触发写空闲事件，向服务端发送心跳包。

1、ClientChannelInitializer，用于与服务端通信的Channel初始化

public class ClientChannelInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {


    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
        ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
        // 客户端只关注写事件，如果超过2秒没有发送数据，则发送心跳包
        pipeline.addLast(new IdleStateHandler(0, 2, 0));
        pipeline.addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024));
        pipeline.addLast(new StringEncoder());
        pipeline.addLast(new HeartbeatHandler());
    }

}

2、HeartbeatHandler，处理写空闲事件

public class HeartbeatHandler extends ChannelDuplexHandler {

    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
        if(evt instanceof IdleStateEvent) {
            IdleStateEvent idleStateEvent = (IdleStateEvent) evt;

            IdleState idleState = idleStateEvent.state();

            if(idleState == IdleState.WRITER_IDLE) {
                ctx.writeAndFlush("两秒没有写数据，发送心跳包\n");
                System.out.println("超过两秒没有写数据，发送心跳包");
            }

        }
    }
}

3、NettyClient，初始化客户端并且启动

public class NettyClient {

    public void connect(String remoteIP, Integer port) {
        EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();

        try {
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();

            bootstrap.group(workGroup)
                    .channel(NioSocketChannel.class)
                    .option(ChannelOption.AUTO_READ, true)
                    .handler(new ClientChannelInitializer());

            // 阻塞，等待连接
            ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect(remoteIP, port).sync();

            System.out.println("client启动成功!");

            // 阻塞，等待关闭
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            workGroup.shutdownGracefully();
        }
    }

}

五、测试

1、启动服务端

new NettyServer().bind(8000);

2、启动客户端

new NettyClient().connect("127.0.0.1", 8000);

3、查看运行结果：

1）客户端

client启动成功!
超过两秒没有写数据，发送心跳包
超过两秒没有写数据，发送心跳包
超过两秒没有写数据，发送心跳包
...

2）服务端

server启动成功!
接收到客户端数据， channel: [id: 0x093d838a, L:/127.0.0.1:8000 - R:/127.0.0.1:54593], 数据： 两秒没有写数据，发送心跳包
接收到客户端数据， channel: [id: 0x093d838a, L:/127.0.0.1:8000 - R:/127.0.0.1:54593], 数据： 两秒没有写数据，发送心跳包
接收到客户端数据， channel: [id: 0x093d838a, L:/127.0.0.1:8000 - R:/127.0.0.1:54593], 数据： 两秒没有写数据，发送心跳包
...

4、对比

可将ClientChannelInitializer中的以下语句进行注释

pipeline.addLast(new HeartbeatHandler());

重启客户端，观察结果：

1）服务端

server启动成功!
超过n秒没有收到客户端心跳， channel: [id: 0xd8e262c0, L:/127.0.0.1:8000 - R:/127.0.0.1:54718]

2）客户端，channel关闭退出

client启动成功!

Process finished with exit code 0