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Netty 心跳机制及断线重连_netty 断线重连

作者：Cpp五条 | 2024-03-15 15:01:20

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netty 断线重连

1、心跳检测

心跳检测是在TCP长连接中，客户端和服务端定时向对方发送数据包通知对方自己还在线，保证连接的有效性的一种机制。

为什么使用心跳检测？

  • 假死：如果底层的TCP连接(socket连接)已经断开，但是服务端并没有正常关闭套接字，服务端认为这条TCP连接仍然是存在的。因为每个连接都会耗费CPU和内存资源，因此大量假死的连接会逐渐耗光服务器的资源，使得服务器越来越慢，IO处理效率越来越低，最终导致服务器崩溃。所以使用心跳检测处理这些假死的客户端

如何处理假死？

  • 客户端定时进行心跳检测、服务端定时进行空闲检测。

空闲检测就是每隔一段时间检测子通道是否有数据读写，如果有，则子通道是正常的；如果没有，则子通道被判定为假死，关掉子通道。

1.1、Netty心跳检测及空闲检测

IdleStateHandler

  • 添加IdleStateHandler心跳检测处理器，并添加自定义处理Handler类实现userEventTriggered()方法作为超时事件的逻辑处理；

  • 如果设定IdleStateHandler心跳检测

    • 服务端：readerIdleTime每五秒进行一次读检测，设定时间内ChannelRead()方法未被调用则触发一次userEventTrigger()方法
    • 客户端：writerIdleTime每五秒进行一次读检测，设定时间内write()方法未被调用则触发一次userEventTrigger()方法

IdleStateHandler 构造方法参数

  • readerIdleTime：为读超时时间
  • writerIdleTime：为写超时时间
  • allIdleTime：所有类型的超时时间

在这里插入图片描述

//IdleStateHandler的readerIdleTime参数指定超过3秒还没收到客户端的连接，
//会触发IdleStateEvent事件并且交给下一个handler处理，下一个handler必须
//实现userEventTriggered方法处理对应事件
pipeline.addLast(new IdleStateHandler(3, 0, 0, TimeUnit.SECONDS));

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Handler重写userEventTriggered方法


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

    String eventType = null;
    switch (event.state()) {
        case READER_IDLE:
            eventType = "读空闲";
            readIdleTimes++; // 读空闲的计数加1
            break;
        case WRITER_IDLE:
            eventType = "写空闲";
            // 不处理
            break;
        case ALL_IDLE:
            eventType = "读写空闲";
            // 不处理
            break;
    }
    System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() + "超时事件：" + eventType);
    if (readIdleTimes > 3) {
        System.out.println(" [server]读空闲超过3次，关闭连接，释放更多资源");
        ctx.channel().writeAndFlush("idle close");
        ctx.channel().close();
    }
}

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2、断线重连

netty 的服务端一般情况下不需要断线重连，应为服务端服务宕机就只能重新启动服务；所以今天我们研究的是客户端的断线重连；

断线重连是指由于发生网络故障而导致服务中断的情况，客户端就需要从重新连接服务端；

Netty客户端添加监听添加监听后如果连接中断会调用operationComplete方法


import com.example.netty.idle.HeartBeatClient;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelFutureListener;
import io.netty.channel.EventLoop;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ConnectionListener  implements ChannelFutureListener {

    @Override
    public void operationComplete(ChannelFuture channelFuture) throws Exception {
        if (!channelFuture.isSuccess()) {
            final EventLoop loop = channelFuture.channel().eventLoop();
            loop.schedule(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.err.println("服务端链接不上，开始重连操作...");
                    HeartBeatClient.Connection.connect();
                }
            }, 1L, TimeUnit.SECONDS);
        } else {
            System.err.println("服务端链接成功...");
        }
    }

}

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import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioChannelOption;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
import io.netty.handler.timeout.IdleStateEvent;
import io.netty.handler.timeout.IdleStateHandler;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

//服务端代码
public class HeartBeatServer {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
            bootstrap.group(boss, worker)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childOption(NioChannelOption.SO_KEEPALIVE,true)
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {

                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                            pipeline.addLast("decoder", new StringDecoder());
                            pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder());
                            //IdleStateHandler的readerIdleTime参数指定超过3秒还没收到客户端的连接，
                            //会触发IdleStateEvent事件并且交给下一个handler处理，下一个handler必须
                            //实现userEventTriggered方法处理对应事件
                            pipeline.addLast(new IdleStateHandler(3, 0, 0, TimeUnit.SECONDS));
                            pipeline.addLast(new HeartBeatServerHandler());
                        }
                    });
            System.out.println("netty server start。。");
            ChannelFuture future = bootstrap.bind(9000).sync();
            future.channel().closeFuture().sync();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            worker.shutdownGracefully();
            boss.shutdownGracefully();
        }
    }

    //服务端处理handler
    public static class HeartBeatServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<String> {

        int readIdleTimes = 0;

        @Override
        protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String s) throws Exception {
            System.out.println(" ====== > [server] message received : " + s);
            if ("Heartbeat Packet".equals(s)) {
                ctx.channel().writeAndFlush("ok");
            } else {
                System.out.println(" 其他信息处理 ... ");
            }
        }

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

            String eventType = null;
            switch (event.state()) {
                case READER_IDLE:
                    eventType = "读空闲";
                    readIdleTimes++; // 读空闲的计数加1
                    break;
                case WRITER_IDLE:
                    eventType = "写空闲";
                    // 不处理
                    break;
                case ALL_IDLE:
                    eventType = "读写空闲";
                    // 不处理
                    break;
            }
            System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() + "超时事件：" + eventType);
            if (readIdleTimes > 3) {
                System.out.println(" [server]读空闲超过3次，关闭连接，释放更多资源");
                ctx.channel().writeAndFlush("idle close");
                ctx.channel().close();
            }
        }

        @Override
        public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
            System.err.println("=== " + ctx.channel().remoteAddress() + " is active ===");
        }
    }
}

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import com.example.netty.config.ConnectionListener;
import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
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.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

//客户端代码
public class HeartBeatClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Connection.connect();
    }
    public static class Connection{

        public static void connect(){
            EventLoopGroup eventLoopGroup = new NioEventLoopGroup();
            try {
                Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
                bootstrap.group(eventLoopGroup).channel(NioSocketChannel.class)
                        .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                            @Override
                            protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                                ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                                pipeline.addLast("decoder", new StringDecoder());
                                pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder());
                                pipeline.addLast(new HeartBeatClientHandler());
                            }
                        });

                System.out.println("netty client start。。");
                ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect("127.0.0.1", 9000).sync();
                Channel channel = channelFuture.channel();
                String text = "Heartbeat Packet";
                Random random = new Random();
                while (channel.isActive()) {
                    int num = random.nextInt(10);
                    Thread.sleep(num * 1000);
                    channel.writeAndFlush(text);
                }
                // 添加监听后 如果连接中断会调用GenericFutureListener中operationComplete方法（子类实现）
                channelFuture.addListener(new ConnectionListener());
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                eventLoopGroup.shutdownGracefully();
            }
        }

    }

    static class HeartBeatClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<String> {

        @Override
        protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception {
            System.out.println(" client received :" + msg);
            if (msg != null && msg.equals("idle close")) {
                System.out.println(" 服务端关闭连接，客户端也关闭");
                ctx.channel().closeFuture();
            }
        }


        @Override
        public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
            System.err.println("channelInactive 掉线了...");
            //使用过程中断线重连
            final EventLoop eventLoop = ctx.channel().eventLoop();
            eventLoop.schedule(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    HeartBeatClient.Connection.connect();
                }
            }, 1L, TimeUnit.SECONDS);
            super.channelInactive(ctx);
        }

    }
}


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