【Netty】从0到1（八）：入门-ChannelFuture 与 CloseFuture

冷不防 2023-10-11 23:39 18阅读 0赞

## 前言 ##

本篇博文是《从0到1学习 Netty》系列的第八篇博文，主要内容是**介绍 Netty 中 ChannelFuture 与 CloseFuture 的使用，解决连接问题与关闭问题**，往期系列文章请访问博主的 [Netty 专栏][Netty]，博文中的所有代码全部收集在[博主的 GitHub 仓库][GitHub]中；

## 连接问题与 ChannelFuture ##

在 Netty 中，所有的 I/O 操作都是异步的，因此当你发起一个 I/O 操作时，它会立即返回一个 `ChannelFuture` 对象，该对象代表了尚未完成的操作。`ChannelFuture` 提供了一种在操作完成时通知应用程序的机制，以便应用程序可以执行某些操作或检索操作的结果。

例如，在写入数据到 `Channel` 时，调用 `write()` 方法将立即返回一个 `ChannelFuture` 对象，而不是等待数据实际被写入。通过添加侦听器（Listener）到 `ChannelFuture`，当写操作完成时，侦听器将被通知，从而使应用程序能够对写入数据的结果做出响应。

**sync**

`sync()` 方法是 ChannelFuture 接口中的一个**同步方法**，它将阻塞当前线程，直到这个 ChannelFuture 执行完毕。调用 `sync()` 方法后会等待对应的 I/O 操作完成，如果操作失败则会抛出异常。

复用上篇博文 [从0到1（七）：入门-EventLoop][0_1_-EventLoop] 中的服务端代码，略微调整一下客户端代码如下：

java

复制代码

`@Slf4j public class ChannelFutureClient { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ChannelFuture channelFuture = new Bootstrap() .group(new NioEventLoopGroup()) .channel(NioSocketChannel.class) .handler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() { @Override protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception { ch.pipeline().addLast(new StringEncoder()); } }) .connect(new InetSocketAddress(7999)); channelFuture.sync(); Channel channel = channelFuture.channel(); log.debug(channel.toString()); channel.writeAndFlush("sidiot."); } }`

服务端运行结果：

ini

复制代码

`20:24:04 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-1] c.s.n.c.EventLoopServer - h1: sidiot.. 20:24:09 [DEBUG] [defaultEventLoopGroup-2-1] c.s.n.c.EventLoopServer - h2: sidiot..`

但如果将 `channelFuture.sync();` 注释掉后，会发现客户端运行之后，服务端并没有像之前一样接收到消息。

客户端运行结果：

ini

复制代码

`# 存在 sync() 20:24:04 [DEBUG] [main] c.s.n.c.ChannelFutureClient - [id: 0x473d8e1a, L:/169.254.80.84:57837 - R:IDIOT/169.254.80.84:7999] # 注释 sync() 20:24:14 [DEBUG] [main] c.s.n.c.ChannelFutureClient - [id: 0x871ab919]`

这是因为 ChannelFuture 是用于异步操作结果通知的类。调用 `sync()` 将会阻塞当前线程，等待异步操作完成并获取其结果。如果注释掉了 `sync()` 方法，则程序不会等到连接建立成功后再向服务端发送消息，而是直接执行 `writeAndFlush()` 方法，此时连接还没有建立成功，所以服务端收不到客户端发的消息。

使用 `sync()` 方法可以保证在后续代码执行之前，完成当前的操作，这样可以避免一些并发问题。但是需要注意的是，由于 `sync()` 方法会阻塞当前线程，因此应该尽可能地避免在 I/O 线程中调用 `sync()` 方法，以免影响整个系统的性能表现。

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**addListener**

除了 `sync()` 方法之外，我们还可以使用 `addListener()` 方法来处理结果。

在 Netty 中，`addListener()` 方法是**异步方法**，其作用是向 ChannelFuture 添加一个或多个 GenericFutureListener 监听器，用于监听异步操作（例如网络 I/O 操作）执行完成时的事件。当异步操作完成后，这些监听器会被通知，并且可以获取到操作的结果。

java

复制代码

`channelFuture.addListener(new ChannelFutureListener() { @Override public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception { Channel channel = future.channel(); log.debug(channel.toString()); channel.writeAndFlush("sidiot."); } });`

运行结果：

ini

复制代码

`# 服务端 21:21:03 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-4-2] c.s.n.c.EventLoopServer - h1: sidiot.. 21:21:08 [DEBUG] [defaultEventLoopGroup-2-6] c.s.n.c.EventLoopServer - h2: sidiot.. # 客户端 21:21:03 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-2-1] c.s.n.c.ChannelFutureClient - [id: 0xc4465d09, L:/169.254.80.84:58393 - R:IDIOT/169.254.80.84:7999]`

对比使用 `sync()` 和 `addListener()` 两个方法的客户端结果可以发现，使用 `sync()` 的客户端的处理线程是当前线程，即 `main` 线程，而 `addListener()` 因为是异步方法的关系，其客户端的处理线程就不是当前线程，而是 NIO 线程 `nioEventLoopGroup-2-1`；

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**小结**

`sync()` 和 `addListener()` 都是用于在不同组件之间进行通信的方法，但它们的实现方式略有不同。

`sync()` 是一种通过将属性绑定到一个共享状态来实现组件之间通信的方法。当某个组件更改该绑定的属性时，其他所有使用该属性的组件都会自动更新。这种方法的优点是简单直接，能够快速实现组件之间的数据同步，但缺点是对于大型应用程序，使用全局状态管理可能会变得复杂和混乱。

相比之下，`addListener()` 则是一种更加灵活的方法，它允许组件之间精确地控制何时以及如何进行通信。`addListener()` 可以被用于创建事件监听器，使得一个组件可以注册到另一个组件中发生的事件的通知。当事件发生时，触发监听器并向其传递相应的数据。这种方法的优点是，更容易实现针对特定事件的精细控制，并且可以减少对全局状态的依赖。

因此，总的来说，`addListener()` 更灵活，并且可以更好地适应复杂的应用程序需求，而 `sync()` 则更适合简单的应用场景。

## 关闭问题与 CloseFuture ##

在前面的博文中，博主都是以 **DEBUG** 的形式来操作客户端的，但这时的客户端都不是被正常关闭的，因此，接下来修改一下代码，使得客户端能够不断向服务端发送消息，并在某一时刻能够被关闭：

java

复制代码

`Channel channel = channelFuture.sync().channel(); log.debug(channel.toString()); new Thread(() -> { Scanner scanner = new Scanner(System.in); while (true) { String line = scanner.nextLine(); if ("quit".equals(line)) { channel.close(); break; } channel.writeAndFlush(line); } }, "input").start(); log.debug("处理 channel 关闭之后的操作");`

运行结果：

![format_png][]

可以发现 “处理 channel 关闭之后的操作” 并没有等 channel 关闭之后再进行，这是因为在 input 线程运行过程中并没有阻塞主线程，因此，主线程就会继续向下运行，造成了上面的情况；

那如果将 “处理 channel 关闭之后的操作” 移动到 `channel.close();` 后面是不是就可以了呢？

java

复制代码

`if ("quit".equals(line)) { channel.close(); log.debug("处理 channel 关闭之后的操作"); break; }`

接下来我们进行验证，在 `pipeline` 中新增一个 handler：

java

复制代码

`ch.pipeline().addLast(new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG));`

同时需要在配置文件 logback.xml 中增加下述代码：

xml

复制代码

`<logger name="io.netty.handler.logging.LoggingHandler" level="DEBUG" additivity="false"> <appender-ref ref="STDOUT" /> </logger>`

运行结果：

![format_png 1][]

根据运行结果可以发现，将 “处理 channel 关闭之后的操作” 移动到 `channel.close();` 后面的方法也是行不通的，因为这两个操作不属于同一个线程；

“处理 channel 关闭之后的操作” 是在 `input` 线程中执行的，而 `channel.close();` 则是在 NIO 线程 `nioEventLoopGroup-2-1` 中所执行的，因此两个线程谁先谁后是不一定的，这是由 CPU 调度器决定的；

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这里，我们可以使用 `closeFuture()` 来解决问题，`closeFuture()` 方法可以让我们监听 `Channel` 关闭事件，从而在 `Channel` 关闭后执行一些特定的逻辑。例如，在处理连接断开的情况下，我们可以等待 `closeFuture()` 的完成，并在其完成后释放资源或清理状态。

`closeFuture()` 与 `ChannelFuture()` 相似，同样是有同步方法 `sync` 和异步方法 `addaddListener` 两种方式；

**sync**

java

复制代码

`ChannelFuture closeFuture = channel.closeFuture(); System.out.println("Waiting Close..."); closeFuture.sync(); log.debug("处理 channel 关闭之后的操作");`

运行结果：

![format_png 2][]

**addaddListener**

java

复制代码

`ChannelFuture closeFuture = channel.closeFuture(); System.out.println("Waiting Close..."); closeFuture.addListener((ChannelFutureListener) future -> { log.debug("处理 channel 关闭之后的操作"); group.shutdownGracefully(); });`

运行结果：

![format_png 3][]

## 后记 ##

以上就是 ***从0到1（八）：入门-Channel*** 的所有内容了，希望本篇博文对大家有所帮助！

[Netty]: https://juejin.cn/column/7227343808752451645
[GitHub]: https://link.juejin.cn?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fsid10t%2Fnetty-demo
[0_1_-EventLoop]: https://juejin.cn/post/7238431406555971640
[format_png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/74d07dec1d7b755df97234aa60e6d66d.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/1946d1aa041cc602c8627b4d57fa6cdd.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/8b90af22ee35f8e08404f5d60e8b8395.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/17ab55ce572cef9cae2efd3e02eb1f9d.webp?x-oss-process=image/format,png