曼巴out ·IM - 優化
1. 前言
前面兩個章節分別實現控制臺版本的單聊和群聊的功能實現，通過這兩個小案例來體驗 Netty 的真實開發場景，其實在真實 Netty 開發當中，是非常的簡單的，但是前面花那么多的篇幅去講解 Netty 的核心組件和理論，主要目的是讓大家可以了解其原理，才能寫出高質量的 Netty 代碼。雖然 Netty 的性能很高，但是不代表作出來的項目是性能很高的，本節主要講解如何去優化 Netty。
2. 常見優化方案
2.1 優化架構圖
2.2 優化細節說明
常見的細節優化
- 心跳檢測，主要是避免連接假死現象；
- 連接斷開，則刪除通道綁定屬性、刪除對應的映射關系，這些信息都是保存在內存當中的，如果不刪除則造成資源浪費；
- 性能問題，用戶 ID 和 Channel 的關系綁定存在內存當中，比如：Map<Integer,Channel>，key 是用戶 ID，value 是 Channel，如果用戶量多的情況（客戶端數量過多），那么服務端的內存將被消耗殆盡；
- 性能問題，每次服務端往客戶端推送消息，都需要從 Map 里面查找到對應的 Channel，如果數量比較大和查詢頻繁的情況下如何保證查詢性能；
- 安全性問題，HashMap 是線程不安全的，并發情況下，我們如何去保證線程安全；
- 身份校驗，如何 LoginHandler 是負責登錄認證的業務 Handler，AuthHandler 是負責每次請求時校驗該請求是否已經認證了，這些 Handler 在鏈接就緒時已經被添加到 Pipeline 管道當中，其實，我們可以采用熱插拔的方式去把一些在做業務操作時用不到的 Handler 給剔除掉。
以上是開發當中，需要去注意的點，當然還有很多其他的細節，比如：線程池這塊，需要大家慢慢去從實戰中積累。
本節主要的內容主要是在單聊和群聊基礎上完善幾點內容，具體如下：
- 無論客戶端還是服務端都分別只有一個 Handler，這樣的話，業務越來越多，Handler 里面的代碼就會越來越臃腫，我們應該想辦法把 Handler 拆分成各個獨立的 Handler；
- 如何拆分的 Handler 很多，每次有連接進來，那么都會觸發 initChannel () 方法，所有的 Handler 都得被 new 一遍，我們應該把這些 Handler 改成單例模式。 不需要每次都 new，提高效率；
- 發送消息，無論是單聊還是群聊，對方不在線，則把消息緩存起來，等待其上線再推送給他；
- 連接斷開，無論是主動和被動，需要刪除 Channel 屬性、刪除用戶和 Channel 映射關系。
3. 業務拆分以及單例模式
主要優化細節如下：
- 自定義 Handler 繼承
SimpleChannelInboundHandler，那么解碼的時候，會自動根據數據格式類型轉到相應的 Handler 去處理； - @Shareable 修飾 Handler，保證 Handler 是可共享的，避免每次都創建一個實例。
3.1 登錄 Handler
@ChannelHandler.Sharable
public class ClientLogin2Handler extends SimpleChannelInboundHandler<LoginResBean> {
//1.構造函數私有化，避免創建實體
private ClientLogin2Handler(){}
//2.定義一個靜態全局變量
public static ClientLogin2Handler instance=null;
//3.獲取實體方法
public static ClientLogin2Handler getInstance(){
if(instance==null){
synchronized (ClientLogin2Handler.class){
if(instance==null){
instance=new ClientLogin2Handler();
}
}
}
return instance;
}
protected void channelRead0(
ChannelHandlerContext channelHandlerContext,
LoginResBean loginResBean) throws Exception {
//具體業務代碼，參考之前
}
}
3.2 消息發送 Handler
@ChannelHandler.Sharable
public class ClientMsgHandler extends SimpleChannelInboundHandler<MsgResBean> {
//1.構造函數私有化，避免創建實體
private ClientMsgHandler(){}
//2.定義一個靜態全局變量
public static ClientMsgHandler instance=null;
//3.獲取實體方法
public static ClientMsgHandler getInstance(){
if(instance==null){
synchronized (ClientMsgHandler.class){
if(instance==null){
instance=new ClientMsgHandler();
}
}
}
return instance;
}
protected void channelRead0(
ChannelHandlerContext channelHandlerContext,
MsgResBean msgResBean) throws Exception {
//具體業務代碼，參考之前
}
}
3.3 initChannel 方法
.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
public void initChannel(SocketChannel ch) {
//1.拆包器
ch.pipeline().addLast(new LengthFieldBasedFrameDecoder(Integer.MAX_VALUE,5,4));
//2.解碼器
ch.pipeline().addLast(new MyDecoder());
//3.登錄Handler，使用單例獲取
ch.pipeline().addLast(ClientLogin2Handler.getInstance());
//4.消息發送Handler,使用單例獲取
ch.pipeline().addLast(ClientMsgHandler.getInstance());
//5.編碼器
ch.pipeline().addLast(new MyEncoder());
}
});
總結，這種模式是開發當中常用的，可以更好的維護代碼以及提高應用性能。
4. 數據緩存
為了提高用戶體驗，在發送消息（推送消息）時，如果接收方不在線，則應該把消息緩存起來，等對方上線時，再推送給他。
4.1 數據緩存到集合
//1.定義一個集合存放數據（真實項目可以存放數據庫或者redis緩存），這樣數據比較安全。
private List<Map<Integer,String>> datas=new ArrayList<Map<Integer,String>>();
//2.服務端推送消息
private void pushMsg(MsgReqBean bean,Channel channel){
Integer touserid=bean.getTouserid();
Channel c=map.get(touserid);
if(c==null){//對方不在線
//2.1存放到list集合
Map<Integer,String> data=new HashMap<Integer, String>();
data.put(touserid,bean.getMsg());
datas.add(data);
//2.2.給消息“發送人”響應
MsgResBean res=new MsgResBean();
res.setStatus(1);
res.setMsg(touserid+">>>不在線");
channel.writeAndFlush(res);
}else{//對方在線
//2.3.給消息“發送人”響應
MsgResBean res=new MsgResBean();
res.setStatus(0);
res.setMsg("發送成功);
channel.writeAndFlush(res);
//2.4.給接收人推送消息
MsgRecBean res=new MsgRecBean();
res.setFromuserid(bean.getFromuserid());
res.setMsg(bean.getMsg());
c.writeAndFlush(res);
}
}
4.2 上線推送
private void login(LoginReqBean bean, Channel channel){
Channel c=map.get(bean.getUserid());
LoginResBean res=new LoginResBean();
if(c==null){
//1.添加到map
map.put(bean.getUserid(),channel);
//2.給通道賦值
channel.attr(AttributeKey.valueOf("userid")).set(bean.getUserid());
//3.登錄響應
res.setStatus(0);
res.setMsg("登錄成功");
res.setUserid(bean.getUserid());
channel.writeAndFlush(res);
//4.根據user查找是否有尚未推送消息
//思路：根據userid去lists查找.......
}else{
res.setStatus(1);
res.setMsg("該賬戶目前在線");
channel.writeAndFlush(res);
}
}
5. 連接斷開事件處理
如果客戶端網絡故障導致連接斷開了（非主動下線），那么服務端就會監聽到連接的斷開，此時應該刪除對應的 map 映射關系，否則影響客戶端的下次同一個賬號登錄，以及大量的客戶端掉線，但是映射關系沒有刪除掉，導致服務器資源沒有得到釋放。
5.1 正確寫法
實例：
public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
//映射關系
private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();
//連接斷開，觸發該事件
@Override
public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
//1.獲取Channel
Channel channel=ctx.channel();
//2.從map里面，根據Channel找到對應的userid
Integer userid=null;
for(Map.Entry<Integer, Channel> entry : map.entrySet()){
Integer uid=entry.getKey();
Channel c=entry.getValue();
if(c==channel){
userid=uid;
}
}
//3.如果userid不為空，則需要做以下處理
if(userid!=null){
//3.1.刪除映射
map.remove(userid);
//3.2.移除標識
ctx.channel().attr(AttributeKey.valueOf("userid")).remove();
}
}
}
5.2 錯誤寫法
Channel 斷開，服務端監聽到連接斷開事件，但是此時 Channel 所綁定的屬性已經被移除掉了，因此這里無法直接獲取的到 userid。
實例：
public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
//映射關系
private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();
//連接斷開，觸發該事件
@Override
public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
//1.獲取Channel綁定的userid
Object userid=channel.attr(AttributeKey.valueOf("userid")).get();
//2.如果userid不為空
if(userid!=null){
//1.刪除映射
map.remove(userid);
//2.移除標識
ctx.channel().attr(AttributeKey.valueOf("userid")).remove();
}
}
}
6. 小結
本節內容還是相對容易理解的，主要是優化前面實現的聊天功能，主要優化是業務 Handler 的拆分以及使用單例模式、接受人不在線則緩存數據，等其上線再推送、監聽連接斷開刪除對應的映射關系。
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