Netty ChannelHandler 性能優(yōu)化

1. 前言

本節(jié)我們主要來繼續(xù)講解 ChannelHandler 的其它特性，主要講解如何去進行 ChannelHandler 業(yè)務(wù)鏈表的常見性能優(yōu)化。

2. 優(yōu)化途徑

通常情況下為了提高自定義業(yè)務(wù) Handler 的性能需要進行一定的優(yōu)化策略，常見的優(yōu)化方案分別是縮短傳播路徑、Handler 單利等。

1. 傳播路徑： 如果業(yè)務(wù)很復雜的情況，由很多的 Handler 組成的時候，鏈條過長會消耗性能，因此，一般都是動態(tài)的刪除一些沒用的 Handler。
2. Handler 單利： 每個客戶端進來，都會為每個 Channel 創(chuàng)建一輪 Handler 并且加入到 Pipeline 進行管理，new 的過程是消耗性能的。

3. 熱插拔

上節(jié)我們學習了 ChannelHandler 的生命周期，其中有一個關(guān)鍵的方法是 handlerRemoved ()，在 handler 被移除的時候觸發(fā)該事件，針對該事件，其實我們可以靈活的擴展自己的業(yè)務(wù)功能。

需求：客戶端和服務(wù)端之間通信，必須需要先認證。

實例：

serverBootstrap
    .group(bossGroup, workerGroup)
    .channel(NioServerSocketChannel.class)
    .childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
        protected void initChannel(NioSocketChannel ch) {
            //1.登錄認證Handler
            ch.pipeline().addLast(new LoginHandler());
            //2.其他業(yè)務(wù)Handler
            ch.pipeline().addLast(new OtherHandler());
        }
    });

通過以上的代碼，我們就能很好的解決了客戶端登錄認證問題，但是我們會發(fā)現(xiàn)，在登錄認證成功之后，客戶端發(fā)起其他類型請求的時候，每次請求 LoginHandler 都會被執(zhí)行，那么應(yīng)該怎么去解決這個問題呢？

解決思路：在客戶端第一次連接服務(wù)端時，進行賬號認證，認證成功之后，把 LoginHandler 給移除掉。

實例：

public class LoginHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        //1.省略了部分代碼（轉(zhuǎn)換ByteBuf，對象流反序列化）
        //2.獲取Map
        Map<String,String> map=(Map<String,String>)iss.readObject();
        //3.認證賬號、密碼，并且響應(yīng)
        String username=map.get("username");
        String password=map.get("password");
        if(username.equals("admin")&&password.equals("123456")){
            //3.1.給客戶端響應(yīng)
            ctx.channel().writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("success".getBytes()));
            //3.2.移除該Handler，這樣下次請求就不會再執(zhí)行該Handler了
            ctx.pipeline().remove(this);
        }else{
            ctx.channel().writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("error".getBytes()));
            ctx.channel().closeFuture();
        }
    }

    @Override
    public void handlerRemoved(ChannelHandlerContext ctx) {
        System.out.println("LoginHandler被移除");
    }
}

總結(jié)，動態(tài)新增和移除 Handler，也稱之為熱插拔，在真實項目開發(fā)當中其實非常的有用。

4. Handler 單利

4.1 @Shareable

ch.pipeline().addLast(new LoginHandler()); 添加鏈表節(jié)點的時候，我們是手工 new 一個對象，其實也就是說，每個客戶端連接進來的時候，都需要組建一條雙向鏈表，并且都是 new 每個節(jié)點的對象，我們都知道每次 new 性能肯定是不高。

Spring 的 IOC 其實就是解決手工 new 對象的，項目啟動的時候把所有對象創(chuàng)建完放到 Spring 容器，后面每次使用的時候無需再創(chuàng)建，而是直接從容器里面獲取，這種方式可以提高性能。同樣道理，Netty 也提供類似的功能，那就是 @Shareable 注解修飾的 Handler，只要用該注解修飾之后，那么該 Handler 就會變成共享，也就是說被所有的客戶端所共享，無需每次都創(chuàng)建，自然性能會得到提升。

實例：

//使用注解修飾
@ChannelHandler.Sharable
public class ServerLoginHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        
    }
}
public class NettyServer {
    public static void main(String[] args) {
        NioEventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        NioEventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

        //提前創(chuàng)建好
        final ServerLoginHandler serverLoginHandler=new ServerLoginHandler();

        ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
        serverBootstrap
                .group(bossGroup, workerGroup)
                .channel(NioServerSocketChannel.class)
                .childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
                    protected void initChannel(NioSocketChannel ch) {
                        //這里無需再創(chuàng)建，只需要傳遞實例即可
                    	ch.pipeline().addLast(serverLoginHandler);
                    }
                });

        serverBootstrap.bind(80);
    }
}

4.2 @Shareable 線程不安全

對于共享的 Handler，很容易就會出現(xiàn)線程安全問題，多個線程同時訪問同一個對象不會出現(xiàn)任何的線程安全問題，但是有讀有寫，則就會產(chǎn)生線程安全問題，因此需要特別注意，因此，如果使用了 @Shareable 修飾了 Handler，那么千萬不要包含全局變量、全局靜態(tài)變量，否則就會出現(xiàn)線程安全問題。

實例：

@ChannelHandler.Sharable
public class ServerLoginHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    //全局變量
    private int count;
        
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        //遞增
        count++;
    }
}

疑問：為什么以上的代碼在并發(fā)情況下是不安全的呢？

原因是，每個線程內(nèi)部都會開辟一個內(nèi)存空間，從主內(nèi)存中拷貝 count 值，在線程中遞增之后，再把結(jié)果寫到主內(nèi)存當中。并發(fā)情況下，多個線程之間可能取得的值是一樣，然后線程之間又不可見性，因此就會導致線程不安全。

解決：如果開發(fā)過程中遇到類似的問題，應(yīng)該如何解決呢？

直接使用 AtomicXxx 去代替，AtomicXxx 是 J.U.C 下提供的工具類，底層是通過 CAS 無鎖機制去控制，保證線程安全。

4.3 集成 Spring 容器

其實，在真實開發(fā)項目當中，一般都是把 Handler 直接交給 Spring 容器進行管理，也就是說在 Handler 類上添加 Spring 提供的 @Component 注解即可。

主要目的：

1. 統(tǒng)一把 Handler 交給 Spring 來管理；
2. Handler 一般都是需要和底層的數(shù)據(jù)庫進行交互的，真實項目當中一般都是使用 Spring 來管理 ORM 組件，如果 Handler 不交給 Spring 管理，那么操作數(shù)據(jù)庫的時候就會相對麻煩。

實例：

//交給Spring容器管理
@Component
public class ServerLoginHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    //注入dao
    @Autowired
    private UserDao userDao;
        
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        
    }
}
@Autowired
private ServerLoginHandler serverLoginHandler;

//這里無需再創(chuàng)建，只需要傳遞實例即可
ch.pipeline().addLast(serverLoginHandler);

5. 小結(jié)

本內(nèi)容主要是從兩個方面去進行業(yè)務(wù) Handler 性能上面的優(yōu)化，分別是

1. 熱插拔： 在執(zhí)行過程中動態(tài)的刪除無用的 Handler, 縮短 Handler 的傳播距離；
2. 單例： 避免每個客戶端的連接進來時都重復創(chuàng)建 Handler，使用單利的集中方式以及線程安全問題。