CompletableFuture和netty

CompletableFuture是Java 8中引入的一个类，继承了java.util.concurrent.Future接口，它是一种可完成的Future。相比传统的Future，CompletableFuture能够主动设置计算的结果值，从而在某些场景下主动结束阻塞等待。而传统的Future只有在计算结果产生或超时时才会返回。

Netty是一个基于异步事件驱动的网络应用框架，它使用了CompletableFuture来实现异步调用。Netty提供了自己的Future接口，它继承了java.util.concurrent.Future接口，并且扩展了一些重要的方法，比如isSuccess()、addListener()和removeListener()等。

通过使用CompletableFuture和Netty的异步策略，我们可以实现从同步调用到异步调用的转换。使用CompletableFuture的主动设置结果值的特性，结合Netty的异步事件驱动机制，我们可以实现高效的异步编程。

相关问题

jar rpc netty框架代码

以下是一个基于Netty框架的RPC实现示例代码：

1. 服务接口定义

public interface HelloService {
    String sayHello(String name);
}

2. 服务提供者实现

public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    public String sayHello(String name) {
        return "Hello, " + name;
    }
}

3. RPC框架实现

public class RpcServer {
    private final EventLoopGroup bossGroup;
    private final EventLoopGroup workerGroup;

    public RpcServer() {
        bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        workerGroup = new NioEventLoopGroup();
    }

    public void start(int port) throws InterruptedException {
        ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
        b.group(bossGroup, workerGroup)
         .channel(NioServerSocketChannel.class)
         .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
            @Override
            public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                ChannelPipeline p = ch.pipeline();
                p.addLast(new ObjectDecoder(ClassResolvers.cacheDisabled(null)));
                p.addLast(new ObjectEncoder());
                p.addLast(new RpcServerHandler());
            }
         })
         .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)
         .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);

        ChannelFuture f = b.bind(port).sync();
        System.out.println("Server started on port " + port);
        f.channel().closeFuture().sync();
    }

    public void shutdown() {
        workerGroup.shutdownGracefully();
        bossGroup.shutdownGracefully();
    }
}

public class RpcServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    private static final Map<String, Object> serviceMap = new ConcurrentHashMap<>();

    static {
        serviceMap.put(HelloService.class.getName(), new HelloServiceImpl());
    }

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        if (msg instanceof RpcRequest) {
            RpcRequest request = (RpcRequest) msg;
            Object service = serviceMap.get(request.getClassName());
            if (service != null) {
                Method method = service.getClass().getMethod(request.getMethodName(), request.getParameterTypes());
                Object result = method.invoke(service, request.getParameters());
                RpcResponse response = new RpcResponse();
                response.setRequestId(request.getRequestId());
                response.setResult(result);
                ctx.writeAndFlush(response);
            }
        } else {
            super.channelRead(ctx, msg);
        }
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        ctx.close();
    }
}

4. RPC客户端实现

public class RpcClient {
    private final EventLoopGroup group;
    private final Bootstrap bootstrap;

    public RpcClient() {
        group = new NioEventLoopGroup();
        bootstrap = new Bootstrap();
        bootstrap.group(group)
                 .channel(NioSocketChannel.class)
                 .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
                 .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                    @Override
                    public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                        ChannelPipeline p = ch.pipeline();
                        p.addLast(new ObjectDecoder(ClassResolvers.cacheDisabled(null)));
                        p.addLast(new ObjectEncoder());
                        p.addLast(new RpcClientHandler());
                    }
                 });
    }

    public void connect(String host, int port) throws InterruptedException {
        ChannelFuture future = bootstrap.connect(host, port).sync();
        future.channel().closeFuture().sync();
    }

    public void shutdown() {
        group.shutdownGracefully();
    }
}

public class RpcClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    private final Map<String, RpcFuture> pendingRequests = new ConcurrentHashMap<>();

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        if (msg instanceof RpcResponse) {
            RpcResponse response = (RpcResponse) msg;
            RpcFuture future = pendingRequests.get(response.getRequestId());
            if (future != null) {
                pendingRequests.remove(response.getRequestId());
                future.done(response.getResult());
            }
        } else {
            super.channelRead(ctx, msg);
        }
    }

    public RpcFuture sendRequest(RpcRequest request) {
        RpcFuture future = new RpcFuture(request);
        pendingRequests.put(request.getRequestId(), future);
        ctx.writeAndFlush(request);
        return future;
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        ctx.close();
    }
}

public class RpcFuture {
    private final RpcRequest request;
    private final CompletableFuture<Object> responseFuture;

    public RpcFuture(RpcRequest request) {
        this.request = request;
        responseFuture = new CompletableFuture<>();
    }

    public void done(Object result) {
        responseFuture.complete(result);
    }

    public CompletableFuture<Object> getResponseFuture() {
        return responseFuture;
    }

    public RpcRequest getRequest() {
        return request;
    }
}

5. RPC请求/响应实体类定义

public class RpcRequest implements Serializable {
    private String requestId;
    private String className;
    private String methodName;
    private Class<?>[] parameterTypes;
    private Object[] parameters;

    // getters and setters
}

public class RpcResponse implements Serializable {
    private String requestId;
    private Object result;

    // getters and setters
}

使用示例：

// 启动服务端
RpcServer server = new RpcServer();
server.start(8080);

// 创建客户端
RpcClient client = new RpcClient();
client.connect("localhost", 8080);

// 发送请求
RpcRequest request = new RpcRequest();
request.setRequestId(UUID.randomUUID().toString());
request.setClassName(HelloService.class.getName());
request.setMethodName("sayHello");
request.setParameterTypes(new Class[] { String.class });
request.setParameters(new Object[] { "World" });
RpcFuture future = client.sendRequest(request);

// 处理响应
future.getResponseFuture().thenAccept(result -> {
    System.out.println(result);
});

// 关闭客户端和服务端
client.shutdown();
server.shutdown();

解析一下代码，并检查问题 public static void start(int[] ports, java.util.function.Consumer<ServerBootstrap> consumer) throws Exception { NioEventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(); NioEventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); try { ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap(); bootstrap.group(bossGroup, workerGroup) .channel(NioServerSocketChannel.class) .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO)); consumer.accept(bootstrap); List<ChannelFuture> list = Arrays.stream(ports).mapToObj(bootstrap::bind).toList(); for (int i = 0; i < list.size(); i++) { final ChannelFuture future = list.get(i); int index = i; CompletableFuture.runAsync(() -> { try { future.sync(); future.channel().closeFuture().sync(); } catch (InterruptedException e) { log().error("bind {} port exception: ", ports[index], e); } }); } } finally { workerGroup.shutdownGracefully(); bossGroup.shutdownGracefully(); } }

这段代码使用了Netty框架来启动一个服务器并定多个端口。下面是代码的解析和问题的检查：

1. 首先，创建了两个`NioEventLoopGroup`对象，分别用于处理服务器的连接请求（bossGroup）和处理已经建立连接的网络通信（workerGroup）。

2. 然后，创建了一个`ServerBootstrap`对象，并将bossGroup和workerGroup设置到该对象中。

3. 调用`bootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class)`设置服务器的通道类型为NIO类型。

4. 使用`LoggingHandler`设置日志级别为INFO。

5. 调用`consumer.accept(bootstrap)`方法，允许用户自定义配置`ServerBootstrap`实例。

6. 使用流式操作，将输入的`ports`数组转换为一个`List<ChannelFuture>`对象。在这个过程中，对于每个端口，调用`bootstrap.bind`方法来绑定端口，并将返回的`ChannelFuture`对象添加到列表中。

7. 在循环中，使用`CompletableFuture.runAsync()`方法来异步地执行端口绑定和关闭操作。通过调用`future.sync()`方法等待绑定完成，并调用`future.channel().closeFuture().sync()`等待通道关闭。

8. 在捕获异常的块中，记录绑定异常并打印日志。

9. 最后，在finally块中，调用`workerGroup.shutdownGracefully()`和`bossGroup.shutdownGracefully()`来优雅地关闭线程组，释放资源。

问题检查：
- 通过使用`CompletableFuture.runAsync()`来异步执行端口绑定和关闭操作，代码在绑定和关闭过程中不会阻塞主线程，提高了并发能力。
- 通过捕获异常并记录日志，代码增加了容错性，可以更好地处理绑定异常的情况。
- 但是，需要注意的是，在循环中创建并执行`CompletableFuture`对象可能会导致大量的线程创建和调度开销。如果同时绑定的端口数量非常大，可能会导致资源消耗过高。可以根据实际情况调整并发度，避免创建过多的线程。
- 此外，代码中没有处理已绑定端口的关闭操作，如果需要在某个时刻关闭已绑定的端口，需要额外的逻辑来处理。