Netty从0到1系列之内置Handler【下】

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【42】Netty从0到1系列之Netty零拷贝技术】
【43】Netty从0到1系列之内置Handler【上】】

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Netty内置Hanlders【下】

二、日志与调试类 Handler

2.1 LoggingHandler

2.1.1 概述

✅ 特点：

• 打印入站/出站事件日志（连接、读写、异常等）
• 可配置日志级别（默认 INFO）
• 无侵入调试神器

🎯 应用场景：

• 开发调试、线上问题追踪、协议分析

2.1.2 示例代码

✅ 1. LoggingServerInitializer

package cn.tcmeta.codec.logger;import cn.tcmeta.codec.text.TextEchoHandler;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
import io.netty.handler.logging.LogLevel;
import io.netty.handler.logging.LoggingHandler;public class LoggingServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) {ChannelPipeline p = ch.pipeline();// 添加日志处理器（SLF4J 日志，日志级别 DEBUG）p.addFirst("loggingHandler", new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG));p.addLast("stringDecoder", new StringDecoder());p.addLast("stringEncoder", new StringEncoder());p.addLast("echoHandler", new TextEchoHandler());}
}

✅ 2. 测试示例

服务器端日志输出:

2.1.3 流程

三、连接管理类 Handler

3.1 IdleStateHandler

3.1.1 概述

✅ 特点：

• 检测读空闲、写空闲、全空闲
• 触发 userEventTriggered 事件
• 常用于心跳机制

🎯 应用场景：

• 心跳保活、连接超时断开、防 DoS

3.1.2 示例代码

✅ 1. HeartbeatServerInitializer

package cn.tcmeta.codec.states;import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
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;public class HeartbeatServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) {ChannelPipeline p = ch.pipeline();// 读空闲5秒、写空闲7秒、全空闲10秒p.addLast("idleStateHandler", new IdleStateHandler(5, 7, 10, TimeUnit.SECONDS));p.addLast("stringDecoder", new StringDecoder());p.addLast("stringEncoder", new StringEncoder());p.addLast("heartbeatHandler", new HeartbeatHandler());}
}

✅ 2. HeartbeatHandler

package cn.tcmeta.codec.states;import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.handler.timeout.IdleStateEvent;public class HeartbeatHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {@Overridepublic void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) {if (evt instanceof IdleStateEvent e) {switch (e.state()) {case READER_IDLE:System.out.println("读空闲，发送心跳请求...");ctx.writeAndFlush("PING");break;case WRITER_IDLE:System.out.println("写空闲，主动发心跳...");ctx.writeAndFlush("PING");break;case ALL_IDLE:System.out.println("连接空闲太久，关闭连接");ctx.close();break;}}}@Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {String s = (String) msg;if ("PONG".equals(s)) {System.out.println("收到心跳响应");} else {ctx.fireChannelRead(msg); // 非心跳消息交给后续处理器}}
}

✅ 3. 测试

• 服务器端日志输出

3.1.3 流程

四、安全类 Handler

4.1 SslHandler

4.1.1 概述

✅ 特点：

• 提供 SSL/TLS 加密通信
• 支持双向认证、证书校验
• 基于 JDK SSL 或 OpenSSL（性能更好）

🎯 应用场景：

• HTTPS、WSS、安全通信通道

4.1.2 简化后的示例代码

/*** SSL处理器示例*/
public class SslHandlerExample {/*** 创建SSL上下文*/public static SslContext createSslContext(boolean isServer) throws SSLException {if (isServer) {// 服务器SSL上下文return SslContextBuilder.forServer(new File("server.crt"),     // 服务器证书new File("server.key")      // 服务器私钥).build();} else {// 客户端SSL上下文return SslContextBuilder.forClient().trustManager(new File("ca.crt"))  // 受信任的CA证书.build();}}/*** 配置HTTPS服务器管道*/public static void configureHttpsServerPipeline(ChannelPipeline pipeline) throws SSLException {// 创建SSL上下文SslContext sslContext = createSslContext(true);// 添加SSL处理器pipeline.addLast("ssl", sslContext.newHandler(pipeline.channel().alloc()));// HTTP编解码器pipeline.addLast("httpCodec", new HttpServerCodec());// HTTP对象聚合器pipeline.addLast("httpAggregator", new HttpObjectAggregator(65536));// HTTP请求处理器pipeline.addLast("httpHandler", new SimpleHttpHandler());}/*** 配置HTTPS客户端管道*/public static void configureHttpsClientPipeline(ChannelPipeline pipeline) throws SSLException {// 创建SSL上下文SslContext sslContext = createSslContext(false);// 添加SSL处理器pipeline.addLast("ssl", sslContext.newHandler(pipeline.channel().alloc()));// HTTP编解码器pipeline.addLast("httpCodec", new HttpClientCodec());// HTTP对象聚合器pipeline.addLast("httpAggregator", new HttpObjectAggregator(65536));// HTTP响应处理器pipeline.addLast("httpHandler", new SimpleHttpResponseHandler());}/*** SSL握手监听示例*/public static void addSslHandshakeListener(ChannelPipeline pipeline) {SslHandler sslHandler = (SslHandler) pipeline.get("ssl");// 添加握手完成监听器sslHandler.handshakeFuture().addListener(new GenericFutureListener<Future<Channel>>() {@Overridepublic void operationComplete(Future<Channel> future) {if (future.isSuccess()) {System.out.println("SSL握手成功");// 握手成功后可以开始发送加密数据} else {System.err.println("SSL握手失败: " + future.cause());future.cause().printStackTrace();}}});}
}

4.1.3 流程

五、流量控制类 Handler

5.1 ChannelTrafficShapingHandler

5.1.1 概述

✅ 特点：

• 控制全局或单 Channel 的读写速率
• 支持写暂停、排队、延迟发送
• 防止服务被突发流量压垮

🎯 应用场景：

• API 网关、文件服务器、防止 DDOS

5.1.2 示例代码

public class TrafficShapedServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) {ChannelPipeline p = ch.pipeline();// 限制：写速度 1KB/s，读速度 2KB/s，检查间隔 1sp.addFirst("trafficShaper", new ChannelTrafficShapingHandler(2048, 1024, 1000));p.addLast("stringDecoder", new StringDecoder());p.addLast("stringEncoder", new StringEncoder());p.addLast("echoHandler", new TextEchoHandler());}
}

5.1.3 处理流程

5.2 FlowControlHandler

5.2.1 概述

特点：

• 流量控制处理器
• 防止缓冲区溢出
• 控制消息处理速率

应用场景：

• 高并发场景下的流量控制
• 防止系统过载
• 控制资源使用

5.2.2 示例代码

/*** 流量控制处理器示例*/
public class FlowControlHandlerExample {/*** 配置带流量控制的服务器管道*/public static void configureFlowControlPipeline(ChannelPipeline pipeline) {// 添加流量控制处理器pipeline.addLast("flowControl", new FlowControlHandler());// 业务处理器pipeline.addLast("businessHandler", new BusinessHandler());}/*** 业务处理器（模拟耗时操作）*/static class BusinessHandler extends SimpleChannelInboundHandler<String> {private final AtomicInteger concurrentRequests = new AtomicInteger(0);private final int maxConcurrentRequests = 100;@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) {// 检查并发请求数int current = concurrentRequests.incrementAndGet();if (current > maxConcurrentRequests) {concurrentRequests.decrementAndGet();System.err.println("超过最大并发请求数，拒绝请求: " + msg);ctx.writeAndFlush("服务器繁忙，请稍后再试");return;}try {// 模拟耗时处理Thread.sleep(100);// 处理请求String response = "处理结果: " + msg.toUpperCase();ctx.writeAndFlush(response);} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();} finally {concurrentRequests.decrementAndGet();}}}
}

5.3 WriteBufferWaterMark

5.3.1 概述

特点：

• 写缓冲区水位标记
• 控制写操作的流量
• 防止内存溢出

应用场景：

• 控制大文件传输
• 防止写缓冲区溢出
• 平衡网络传输速度

5.4.2 示例代码

/*** 写缓冲区水位标记示例*/
public class WriteBufferWaterMarkExample {/*** 配置写缓冲区水位标记*/public static void configureWriteBufferWaterMark(ServerBootstrap bootstrap) {bootstrap.childOption(ChannelOption.WRITE_BUFFER_WATER_MARK, new WriteBufferWaterMark(32 * 1024,      // 低水位：32KB64 * 1024       // 高水位：64KB));}/*** 监听写状态变化*/public static void addWriteStateListener(Channel channel) {channel.pipeline().addFirst("writeStateMonitor", new ChannelDuplexHandler() {@Overridepublic void channelWritabilityChanged(ChannelHandlerContext ctx) {if (ctx.channel().isWritable()) {System.out.println("通道可写，可以继续发送数据");} else {System.out.println("通道不可写，暂停发送数据");}ctx.fireChannelWritabilityChanged();}});}/*** 可写的业务处理器*/static class WritableBusinessHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {@Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {// 检查通道是否可写if (ctx.channel().isWritable()) {// 发送大文件sendLargeFile(ctx);} else {// 通道不可写时，等待可写事件ctx.channel().eventLoop().execute(() -> {ctx.pipeline().fireUserEventTriggered("SEND_LARGE_FILE");});}}private void sendLargeFile(ChannelHandlerContext ctx) {// 模拟发送大文件for (int i = 0; i < 1000; i++) {ByteBuf data = Unpooled.copiedBuffer("Chunk " + i + "\n", StandardCharsets.UTF_8);ctx.write(data);// 定期刷新缓冲区if (i % 10 == 0) {ctx.flush();}}ctx.flush();}}
}

六、HTTP相关Handler

6.1 HttpServerCodec

6.1.1 概述

✅ 特点：

• HttpServerCodec = HttpRequestDecoder + HttpResponseEncoder
• 自动解析 HTTP 请求行、头、体
• 支持 Chunked 传输

🎯 应用场景：

• 构建 HTTP 服务器、代理、网关

6.1.2 示例代码

/*** HTTP服务器编解码器示例*/
public class HttpServerCodecExample {/*** 配置HTTP服务器管道*/public static void configureHttpServerPipeline(ChannelPipeline pipeline) {// 添加HTTP编解码器pipeline.addLast("httpCodec", new HttpServerCodec());// 添加HTTP对象聚合器（将HTTP消息聚合为完整的请求/响应对象）pipeline.addLast("httpAggregator", new HttpObjectAggregator(65536));// 添加HTTP请求处理器pipeline.addLast("httpHandler", new SimpleHttpHandler());}/*** 简单HTTP请求处理器*/static class SimpleHttpHandler extends SimpleChannelInboundHandler<FullHttpRequest> {@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest request) {// 获取请求信息String uri = request.uri();HttpMethod method = request.method();String content = request.content().toString(StandardCharsets.UTF_8);System.out.println("收到HTTP请求: " + method + " " + uri);System.out.println("请求体: " + content);// 构造响应FullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1,HttpResponseStatus.OK,Unpooled.copiedBuffer("Hello World!", StandardCharsets.UTF_8));// 设置响应头response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_TYPE, "text/plain; charset=UTF-8");response.headers().setInt(HttpHeaderNames.CONTENT_LENGTH, response.content().readableBytes());// 发送响应ctx.writeAndFlush(response).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);}@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {cause.printStackTrace();ctx.close();}}
}

6.1.3 流程

6.2 HttpClientCodec

6.2.1 概述

特点：

• HTTP客户端编解码器
• 用于发送HTTP请求和接收响应
• 自动处理HTTP协议细节

应用场景：

• 构建HTTP客户端
• 发送HTTP请求

6.2.2 示例代码

/*** HTTP客户端编解码器示例*/
public class HttpClientCodecExample {/*** 配置HTTP客户端管道*/public static void configureHttpClientPipeline(ChannelPipeline pipeline) {// 添加HTTP客户端编解码器pipeline.addLast("httpCodec", new HttpClientCodec());// 添加HTTP对象聚合器pipeline.addLast("httpAggregator", new HttpObjectAggregator(65536));// 添加HTTP响应处理器pipeline.addLast("httpHandler", new SimpleHttpResponseHandler());}/*** 发送HTTP请求示例*/public static void sendHttpRequest(ChannelHandlerContext ctx, String url) throws URISyntaxException {URI uri = new URI(url);// 构造HTTP请求FullHttpRequest request = new DefaultFullHttpRequest(HttpVersion.HTTP_1_1,HttpMethod.GET,uri.getRawPath());// 设置请求头request.headers().set(HttpHeaderNames.HOST, uri.getHost());request.headers().set(HttpHeaderNames.CONNECTION, HttpHeaderValues.CLOSE);request.headers().set(HttpHeaderNames.ACCEPT_ENCODING, HttpHeaderValues.GZIP);// 发送请求ctx.writeAndFlush(request);}/*** 简单HTTP响应处理器*/static class SimpleHttpResponseHandler extends SimpleChannelInboundHandler<FullHttpResponse> {@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpResponse response) {// 获取响应信息HttpResponseStatus status = response.status();String content = response.content().toString(StandardCharsets.UTF_8);System.out.println("收到HTTP响应: " + status);System.out.println("响应体: " + content);// 关闭连接ctx.close();}@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {cause.printStackTrace();ctx.close();}}
}

6.3 HttpObjectAggregator

6.3.1 概述

特点：

• 将HTTP消息片段聚合为完整的消息
• 处理分块传输编码
• 防止内存溢出

应用场景：

• 处理大型HTTP消息
• 处理分块传输

6.3.2 示例代码

/*** HTTP对象聚合器示例*/
public class HttpObjectAggregatorExample {/*** 配置支持大文件上传的HTTP服务器*/public static void configureLargeFileServerPipeline(ChannelPipeline pipeline) {// HTTP编解码器pipeline.addLast("httpCodec", new HttpServerCodec());// HTTP对象聚合器（支持10MB的请求）pipeline.addLast("httpAggregator", new HttpObjectAggregator(10 * 1024 * 1024));// 文件上传处理器pipeline.addLast("fileUploadHandler", new FileUploadHandler());}/*** 文件上传处理器*/static class FileUploadHandler extends SimpleChannelInboundHandler<FullHttpRequest> {@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest request) {try {// 解析multipart请求HttpPostRequestDecoder decoder = new HttpPostRequestDecoder(new DefaultHttpDataFactory(false), request);List<InterfaceHttpData> httpDatas = decoder.getBodyHttpDatas();for (InterfaceHttpData data : httpDatas) {if (data.getHttpDataType() == HttpDataType.FileUpload) {DiskFileUpload fileUpload = (DiskFileUpload) data;if (fileUpload.isCompleted()) {System.out.println("文件名: " + fileUpload.getFilename());System.out.println("文件大小: " + fileUpload.length());System.out.println("文件路径: " + fileUpload.getFile());}}}// 发送响应FullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1,HttpResponseStatus.OK,Unpooled.copiedBuffer("文件上传成功", StandardCharsets.UTF_8));response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_TYPE, "text/plain; charset=UTF-8");ctx.writeAndFlush(response).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();ctx.close();}}}
}

七、WebSocket 相关 Handler

7.1 WebSocketServerProtocolHandler

7.1.1 概述

✅ 特点：

• 自动处理 WebSocket 握手升级
• 处理 Ping/Pong、Close 帧
• 将 WebSocketFrame 传给业务处理器

🎯 应用场景：

• 实时聊天、股票行情、在线游戏

7.1.2 示例代码

/*** WebSocket服务器协议处理器示例*/
public class WebSocketServerProtocolHandlerExample {/*** 配置WebSocket服务器管道*/public static void configureWebSocketPipeline(ChannelPipeline pipeline) {// HTTP编解码器pipeline.addLast("httpCodec", new HttpServerCodec());// HTTP对象聚合器pipeline.addLast("httpAggregator", new HttpObjectAggregator(65536));// HTTP请求处理器（处理WebSocket握手请求）pipeline.addLast("httpRequestHandler", new HttpRequestHandler("/ws"));// WebSocket协议处理器pipeline.addLast("webSocketHandler", new WebSocketServerProtocolHandler("/ws",          // WebSocket路径null,           // 子协议（null表示不指定）false,          // 允许扩展65536,          // 最大帧大小false           // 是否发送掩码));// WebSocket消息处理器pipeline.addLast("webSocketFrameHandler", new WebSocketFrameHandler());}/*** HTTP请求处理器（处理WebSocket握手）*/static class HttpRequestHandler extends SimpleChannelInboundHandler<FullHttpRequest> {private final String wsUri;public HttpRequestHandler(String wsUri) {this.wsUri = wsUri;}@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest request) {// 如果是WebSocket握手请求，交给WebSocket协议处理器处理if (wsUri.equalsIgnoreCase(request.uri())) {ctx.fireChannelRead(request.retain());return;}// 处理普通HTTP请求handleHttpRequest(ctx, request);}private void handleHttpRequest(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest request) {// 构造简单的HTTP响应FullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1,HttpResponseStatus.OK,Unpooled.copiedBuffer("WebSocket server is running", StandardCharsets.UTF_8));response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_TYPE, "text/plain; charset=UTF-8");ctx.writeAndFlush(response).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);}}/*** WebSocket帧处理器*/static class WebSocketFrameHandler extends SimpleChannelInboundHandler<WebSocketFrame> {@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, WebSocketFrame frame) {// 处理文本帧if (frame instanceof TextWebSocketFrame) {TextWebSocketFrame textFrame = (TextWebSocketFrame) frame;String request = textFrame.text();System.out.println("收到WebSocket消息: " + request);// 回复消息ctx.channel().writeAndFlush(new TextWebSocketFrame("Echo: " + request));}// 处理关闭帧else if (frame instanceof CloseWebSocketFrame) {ctx.channel().writeAndFlush(frame.retainedDuplicate()).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);}// 处理ping帧else if (frame instanceof PingWebSocketFrame) {ctx.channel().writeAndFlush(new PongWebSocketFrame(frame.content().retain()));}// 处理二进制帧else if (frame instanceof BinaryWebSocketFrame) {ctx.channel().writeAndFlush(new BinaryWebSocketFrame(frame.content().retain()));}}}
}

7.1.3 流程处理

graph LRA[HTTP Upgrade请求] --> B[WebSocketServerProtocolHandler]B --> C[握手成功，升级为WS]C --> D[接收TextWebSocketFrame]D --> E[WebSocketFrameHandler]E --> F[发送TextWebSocketFrame]

7.2 WebSocketClientProtocolHandler

7.2.1 概述

特点：

• WebSocket客户端协议处理器
• 自动处理WebSocket握手
• 支持WebSocket子协议

应用场景：

• 构建WebSocket客户端
• 连接WebSocket服务器

7.2.2 示例代码

/*** WebSocket客户端协议处理器示例*/
public class WebSocketClientProtocolHandlerExample {/*** 配置WebSocket客户端管道*/public static void configureWebSocketClientPipeline(ChannelPipeline pipeline, URI webSocketURL) {// HTTP编解码器pipeline.addLast("httpCodec", new HttpClientCodec());// HTTP对象聚合器pipeline.addLast("httpAggregator", new HttpObjectAggregator(8192));// WebSocket客户端协议处理器pipeline.addLast("webSocketHandler", new WebSocketClientProtocolHandler(webSocketURL,           // WebSocket URLWebSocketVersion.V13,   // WebSocket版本null,                   // 子协议false,                  // 是否发送掩码new DefaultHttpHeaders(), // HTTP头1280000                 // 最大帧大小));// WebSocket客户端处理器pipeline.addLast("webSocketClientHandler", new WebSocketClientHandler());}/*** WebSocket客户端处理器*/static class WebSocketClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<Object> {@Overridepublic void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) {System.out.println("WebSocket客户端处理器已添加");}@Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) {System.out.println("WebSocket连接已建立");// 发送连接成功的消息ctx.writeAndFlush(new TextWebSocketFrame("Hello WebSocket Server!"));}@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {// 处理WebSocket握手完成事件if (msg instanceof FullHttpResponse) {FullHttpResponse response = (FullHttpResponse) msg;System.out.println("WebSocket握手完成: " + response.status());}// 处理WebSocket文本消息else if (msg instanceof TextWebSocketFrame) {TextWebSocketFrame textFrame = (TextWebSocketFrame) msg;System.out.println("收到服务器消息: " + textFrame.text());}// 处理WebSocket二进制消息else if (msg instanceof BinaryWebSocketFrame) {BinaryWebSocketFrame binaryFrame = (BinaryWebSocketFrame) msg;System.out.println("收到二进制消息，长度: " + binaryFrame.content().readableBytes());}}@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {cause.printStackTrace();ctx.close();}}
}

八、Handler选择指南

8.1 根据协议选择

协议类型	推荐Handler	说明
TCP自定义协议	LengthFieldBasedFrameDecoder + LengthFieldPrepender	处理粘包拆包
HTTP协议	HttpServerCodec/HttpClientCodec	完整HTTP支持
WebSocket	WebSocketServerProtocolHandler	WebSocket协议支持
文本协议	StringEncoder/StringDecoder	简单文本处理

8.2 根据功能选择

协议类型	推荐Handler	说明
安全通信	SslHandler	SSL/TLS加密
流量控制	FlowControlHandler	防止缓冲区溢出
心跳检测	IdleStateHandler	连接保活
大文件传输	WriteBufferWaterMark	控制写缓冲区

8.3 性能考虑

1. 编解码器选择：Protobuf > JSON > XML
2. 缓冲区管理：合理设置水位标记
3. 线程模型：避免阻塞IO线程
4. 内存管理：及时释放ByteBuf资源