Java バックエンド開発: Netty を使用した高性能 API サーバーの実装-PHPチュートリアル-php.cn

Java バックエンド開発: Netty を使用した高性能 API サーバーの実装

WBOY

リリース： 2023-06-17 11:20:02

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近年、インターネット技術の急速な発展に伴い、サーバー側における高性能、高同時実行性、高可用性への要求はますます高まっており、高性能、非同期、ノンブロッキングのネットワーク通信フレームワークとして, Netty はますます人気が高まっており、開発者の注目と使用。

この記事では、Netty フレームワークを使用して高パフォーマンスの API サーバーを実装する方法を紹介します。

1. Netty とは

Netty は、Java NIO に基づく非同期イベント駆動型ネットワークアプリケーションフレームワークであり、クライアントなどの高性能、高信頼性のネットワーク通信プログラムを迅速に開発するために使用されます。そしてサーバー側。

そのコアコンポーネントには、バッファ、チャネル、イベントループ、コーデックなどが含まれます。 Buffer は Netty のバッファコンポーネント、Channel は抽象的なネットワーク通信インターフェイスを提供し、EventLoop は Netty のイベント駆動モデル、Codec はコーデックです。これらのコンポーネントを通じて、Netty フレームワークは、高性能、高同時実行性、低遅延のネットワーク通信機能を提供できます。

2. Netty の基本的な使用方法

まず、Netty の依存関係を導入する必要があります:

<dependency>
    <groupId>io.netty</groupId>
    <artifactId>netty-all</artifactId>
    <version>4.1.42.Final</version>
</dependency>

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次に、Bootstrap オブジェクトを作成し、このオブジェクトを使用してNetty サーバー:

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(); 
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); 
try{
    ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
    bootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
             .channel(NioServerSocketChannel.class)
             .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                 @Override
                 public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                     ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                     pipeline.addLast(new HttpServerCodec());
                     pipeline.addLast(new HttpObjectAggregator(65536));
                     pipeline.addLast(new ChunkedWriteHandler());
                     pipeline.addLast(new HttpServerHandler());
                  }
              });
    ChannelFuture future = bootstrap.bind(port).sync();
    future.channel().closeFuture().sync();
}finally{
      bossGroup.shutdownGracefully();
      workerGroup.shutdownGracefully();
}

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上記のコードでは、クライアント要求を受信するための BossGroup とクライアント要求を処理するための WorkerGroup という 2 つの EventLoopGroup オブジェクトを作成しました。 ServerBootstrap オブジェクトを介して、通信プロトコル (NioServerSocketChannel)、プロセッサ (ハンドラー)、チャネルの初期化およびその他の操作を含む Netty サーバーのパラメーターを構成します。

上記のコードでは、HTTP リクエストと応答のエンコード、デコード、集計を実装するために HttpServerCodec コンポーネントと HttpObjectAggregator コンポーネントを追加していることもわかります。同時に、ビッグデータストリームを処理するための ChunkedWriteHandler も追加しました。

最後に、ポートをバインドし、bootstrap.bind メソッドを通じて Netty サーバーを起動し、メインスレッドをブロックして、future.channel().closeFuture() を通じて Netty サーバーがシャットダウンするのを待ちます。 sync()メソッド。

3. Netty を使用して高性能 API サーバーを実装する

API サーバーの場合、通常、システムの可用性と高パフォーマンスの応答時間を確保しながら、大量のリクエストと応答を処理する必要があります。。

ここでは、単純な API サーバーの実装を例として、Netty フレームワークを使用して高パフォーマンスの API サーバーを実装する方法を紹介します。

1. インターフェース定義

まず、簡単な API インターフェースを定義しましょう。このインターフェースは、ユーザー情報を取得する機能を実装するために使用されます:

GET /user/{id} HTTP/1.1
Host: localhost:8888

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ここで、{id} はuser ID 番号。この ID 番号に基づいてユーザー情報を照会し、クライアントに返す必要があります。

2. ビジネス処理

次に、クライアントリクエスト内の ID 番号に基づいてユーザー情報をクエリし、クエリ結果をクライアントに返すビジネスロジック処理を実装する必要があります。。

まず、SimpleChannelInboundHandler から継承するプロセッサ HttpServerHandler を作成しましょう。このプロセッサにビジネスロジックを実装できます。

public class HttpServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<FullHttpRequest> {
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest msg) throws Exception {
        HttpServerRoute route = HttpServerRoute.builder()
                .addRoute("/user/{id}", new GetUserHandler())
                .build();
        HttpServerRequest request = new HttpServerRequest(msg);
        HttpServerResponse response = new HttpServerResponse(ctx, msg);
        route.route(request, response);
    }
}

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ご覧のとおり、上記のコードでは、HttpServerRoute オブジェクトを通じてルートマッチングを実装しています。クライアント要求を受信すると、要求を HttpServerRequest オブジェクトに変換し、その中に応答オブジェクト HttpServerResponse をラップし、HttpServerRoute オブジェクトを通じてルーティングルールと照合し、要求を対応するプロセッサに分散して処理します。

ユーザー ID に基づいてユーザー情報をクエリするために使用される GetUserHandler プロセッサを実装する必要があります:

public class GetUserHandler implements HttpServerHandlerInterface {
    @Override
    public void handle(HttpServerRequest request, HttpServerResponse response) throws Exception {
        String id = request.getPathParam("id");
        //查询用户信息
        User user = UserService.getUserById(id);
        if (user != null) {
            JSONObject json = new JSONObject();
            json.put("id", user.getId());
            json.put("name", user.getName());
            response.sendJSON(HttpResponseStatus.OK, json.toJSONString());
        } else {
            response.sendError(HttpResponseStatus.NOT_FOUND);
        }
    }
}

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上記のコードでは、ID 番号に基づいてユーザー情報をクエリします。リクエストに含め、JSONObject を使用してリクエスト応答の JSON 文字列データを構築し、最後にクエリ結果をクライアントに返します。

ユーザー情報をクエリする機能を提供するために、UserService クラスも実装する必要があります:

public class UserService {
    public static User getUserById(String id) {
        //查询数据库中的用户信息
    }
}

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3. パフォーマンステスト

最後に、Netty の高いパフォーマンスをテストしましょう。 API サーバーの応答時間と QPS (1 秒あたりの同時リクエスト数) を実装しました。

Apache ab ツールを通じて、複数のクライアントの同時リクエストをシミュレートし、応答時間と QPS 情報に関する統計を収集できます。次のコマンドを使用します:

ab -n 10000 -c 100 -k http://localhost:8888/user/1

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パラメータの説明:

-n: リクエストの総数を示します

-c: 同時リクエストの数を示します

-k: キープアライブ接続を有効にすることを示します

テストを通じて、応答時間と QPS 情報を取得できます:

Server Software:
Server Hostname:        localhost
Server Port:            8888

Document Path:          /user/1
Document Length:        36 bytes

Concurrency Level:      100
Time taken for tests:   3.777 seconds
Complete requests:      10000
Failed requests:        0
Keep-Alive requests:    10000
Total transferred:      1460000 bytes
HTML transferred:       360000 bytes
Requests per second:    2647.65 [#/sec] (mean)
Time per request:       37.771 [ms] (mean)
Time per request:       0.378 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          377.12 [Kbytes/sec] received

Connection Times (ms)
              min  mean[+/-sd] median   max
Connect:        0    2   1.2      2      10
Processing:     3   32  11.3     32      84
Waiting:        3   32  11.3     32      84
Total:          6   34  11.2     34      86

Percentage of the requests served within a certain time (ms)
  50%     34
  66%     38
  75%     40
  80%     42
  90%     49
  95%     55
  98%     64
  99%     71
 100%     86 (longest request)

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ご覧のとおり、API サーバーは 100 の同時処理を効果的に処理できます。テストからのリクエストシミュレーションは 1 秒あたり 2647.65 リクエストを処理でき、平均応答時間はわずか 37.771 ミリ秒です。

4. 概要

上記の紹介と手順を通じて、Netty をネットワーク通信フレームワークとして使用し、それを使用して高性能 API サーバーを開発する方法を学びました。 Netty フレームワークを使用すると、サーバーのパフォーマンスが大幅に向上し、サーバーに高い同時実行性、高い信頼性、低い遅延などの特性が備わります。同時に、Netty フレームワークは高い拡張性と柔軟性も備えており、あらゆるアプリケーションに簡単に統合できます。

Java バックエンド開発テクノロジスタックの一部として、Netty フレームワークの使用も習得する必要があるスキルの 1 つです。

以上がJava バックエンド開発: Netty を使用した高性能 API サーバーの実装の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。