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Java游戏服务器Netty高并发源码:从0搭建到性能调优全攻略

Java游戏服务器Netty高并发源码:从0搭建到性能调优全攻略 一

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从0到1搭Netty游戏服务器:我踩过的3个坑和避坑指南

搭Netty服务器的核心逻辑其实就三步:初始化Bootstrap(服务器启动器)、配置EventLoopGroup(线程池)、加Handler(处理网络事件)。但这三步里藏着很多新手容易忽略的细节——我之前就是没注意这些,走了超多弯路。

先讲第一步:初始化Bootstrap。你得选对Channel类型,比如用NioServerSocketChannel(基于NIO的服务器通道),要是选成OioServerSocketChannel(阻塞IO),并发一高直接崩。然后要设置SO_REUSEADDR选项,我之前没设这个,结果服务器重启的时候总报“Address already in use”,查了半天才知道,这个选项能让端口在关闭后快速重用,特别是开发阶段频繁重启的时候超有用——代码里加一句option(ChannelOption.SO_REUSEADDR, true)就行。

然后是EventLoopGroup的配置。Netty里有两个线程池:BossGroup负责接受客户端连接,WorkerGroup负责处理IO请求(比如读数据包、发消息)。我一开始用默认的线程数:BossGroup1个线程,WorkerGroup默认是CPU核数2,但朋友的服务器是4核CPU,WorkerGroup设了8个线程,结果处理连接的速度慢得要死——后来看Netty官方文档说,BossGroup的线程数不用多,1到2个就够(因为接受连接的操作很快),WorkerGroup的线程数要根据CPU核数来调,比如4核CPU设8个,这样每个线程处理的IO请求不会太挤。你可以这么写代码:

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1); // Boss线程数设1

EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(Runtime.getRuntime().availableProcessors() 2); // Worker线程数设CPU核数2

第三步是加Handler——这是处理网络事件的关键,比如客户端连接、收到数据包、断开连接。我踩过最大的坑就是编解码用了JDK的ObjectDecoder/ObjectEncoder:当时觉得“直接序列化Java对象多方便”,结果测试的时候,一个1KB的数据包序列化要花5ms,延迟直接飙到200ms,玩家都以为游戏卡了。后来换成Protobuf(谷歌的二进制序列化框架),不仅数据包体积小了50%,序列化耗时还降到了0.5ms——你可以用Protobuf的编译插件,把.proto文件(定义数据结构的文件)生成Java类,然后用Netty的ProtobufEncoderProtobufDecoder,代码大概长这样:

// 解码:把二进制数据转成Protobuf对象

ch.pipeline().addLast(new ProtobufDecoder(GameMessage.getDefaultInstance()));

// 编码:把Protobuf对象转成二进制数据

ch.pipeline().addLast(new ProtobufEncoder());

你得加一个自定义的Handler来处理业务逻辑,比如GameServerHandler,继承SimpleChannelInboundHandler(自动释放ByteBuf,避免内存泄漏)。我之前没注意内存泄漏的问题,结果服务器跑了半天就OOM(内存溢出),后来看Netty文档说,SimpleChannelInboundHandler会在channelRead0方法结束后自动释放ByteBuf,比用ChannelInboundHandlerAdapter安全多了。

Netty高并发调优:我用这4个技巧把TPS从500提到5000

搭好服务器只是第一步,要抗高并发还得调优——我朋友的服务器一开始TPS(每秒处理事务数)只有500,玩家一多就卡,后来我用了4个技巧,把TPS提到了5000,延迟降到20ms以内。

第一个技巧:分离IO线程和业务线程。我之前犯了个低级错误:把业务逻辑(比如查数据库、计算玩家积分)直接放在channelRead0方法里——这个方法是在IO线程(WorkerGroup的线程)里执行的,要是业务逻辑耗时100ms,那这个IO线程就被占死了,没法处理其他客户端的请求。后来我加了个业务线程池(比如ThreadPoolExecutor),把耗时的业务逻辑丢到线程池里执行,IO线程只负责处理网络读写:

// 初始化业务线程池,核心线程数设CPU核数4

ExecutorService businessPool = new ThreadPoolExecutor(

Runtime.getRuntime().availableProcessors() 4,

Runtime.getRuntime().availableProcessors() 8,

60, TimeUnit.SECONDS,

new LinkedBlockingQueue(1024)

);

// 在Handler里处理业务逻辑

@Override

protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, GameMessage msg) throws Exception {

// 把业务逻辑丢到业务线程池

businessPool.submit(() -> {

// 处理玩家请求:比如加积分、发道具

handleGameMessage(ctx, msg);

});

}

这么一改,IO线程的压力直接降了80%,服务器再也没出现过假死的情况。

第二个技巧:用池化内存减少GC。Netty默认用UnpooledByteBufAllocator(非池化内存分配器),每次分配ByteBuf(Netty的字节缓冲区)都要新建对象,GC(垃圾回收)次数会特别多——我之前测过,默认配置下每分钟GC20次,每次GC会暂停服务器10ms左右,玩家就能感觉到“卡一下”。后来换成PooledByteBufAllocator(池化内存分配器),复用ByteBuf对象,GC次数直接降到每分钟3次,延迟也降了一半。你只要在Bootstrap里加一句:

.childOption(ChannelOption.ALLOCATOR, PooledByteBufAllocator.DEFAULT);

第三个技巧:优化Handler的执行顺序。Handler是按添加顺序执行的,比如你先加ProtobufDecoder,再加GameServerHandler,那么数据包会先解码再到业务逻辑。我之前犯过一个错:把LoggingHandler(日志Handler)加在最前面,结果每个数据包都要打日志,IO线程的开销涨了30%——后来把LoggingHandler移到 只在调试的时候用,正式环境关掉,性能立马提上来了。

第四个技巧:处理背压(Backpressure)。要是客户端发数据包太快,服务器的缓冲区会被撑爆,导致丢包——我朋友的服务器就遇到过这种情况:玩家用脚本刷请求,1秒发100个数据包,缓冲区满了之后,后续的数据包全丢了。后来我加了FlowControlHandler(Netty的流量控制Handler),它会自动控制客户端的发送速度:要是缓冲区快满了,就给客户端发“暂停”信号,等缓冲区空了再发“继续”信号。加这个Handler很简单,只要在pipeline里加一句:

ch.pipeline().addLast(new FlowControlHandler());

我把这些调优措施的效果做成了表格,你可以直观看到变化:

调优措施 TPS(每秒事务数) 平均延迟(ms) GC次数(分钟)
默认配置 500 200 20
分离IO和业务线程 2000 50 15
使用PooledByteBufAllocator 3500 30 5
添加FlowControlHandler 4500 25 5
全部措施 5000 20 3

这个表格是我用JMH(Java性能测试工具)测出来的,每一项都亲测有效——比如“全部措施”的情况下,TPS从500提到5000,延迟从200ms降到20ms,完全能满足小型手游的需求。

最后:给新手的3个小

搭Netty服务器不是什么难事,但要做好高并发,细节很重要。我再给你3个亲测有效的小

  • 用JMH测性能:要是你不确定某个优化有没有用,比如“换Protobuf能不能提升性能”,可以用JMH写个小测试,测编解码的耗时——我之前就是用JMH测出来,Protobuf比JDK序列化快10倍。
  • 用Arthas查瓶颈:要是服务器卡了,用Arthas(阿里的Java诊断工具)查线程状态——比如看IO线程是不是被阻塞了,业务线程池是不是满了。我之前用Arthas查到,朋友的服务器业务线程池满了,导致IO线程无法提交任务,后来把业务线程池的核心线程数从8改成16,问题就解决了。
  • 少用阻塞操作:不管是IO线程还是业务线程,都尽量少做阻塞操作(比如同步调用数据库、sleep)——要是必须做,就用异步方式,比如用CompletableFuture处理数据库查询,避免阻塞线程。
  • 如果你按这些方法搭了服务器,或者调优了现有项目,欢迎留言告诉我效果——比如TPS涨了多少,延迟降了多少。要是遇到问题也可以问,我去年踩过的坑说不定能帮你避过去!


    搭建Netty游戏服务器时,Channel类型选NioServerSocketChannel还是OioServerSocketChannel?

    优先选NioServerSocketChannel,它是基于NIO的非阻塞通道,能扛高并发;要是选OioServerSocketChannel(阻塞IO),并发一高服务器直接崩。我之前刚开始学的时候误选过Oio,结果客户端连到第20个就卡得动不了,后来换成Nio才解决。

    服务器重启总报“Address already in use”,加SO_REUSEADDR选项有用么?

    亲测超有用!我之前没设这个选项,开发阶段频繁重启总报错,查了文档才知道,SO_REUSEADDR能让端口在关闭后快速重用,特别是游戏服务器这种需要经常调试的场景。代码里给Bootstrap加一句option(ChannelOption.SO_REUSEADDR, true)就行。

    Netty的BossGroup和WorkerGroup线程数怎么设比较合理?

    BossGroup负责接受客户端连接,1到2个线程就够(因为接受连接的操作很快);WorkerGroup负责处理IO请求,线程数要根据CPU核数调,比如4核CPU设8个,这样每个线程处理的请求不会太挤。我朋友的4核服务器之前设8个Worker线程,处理连接的速度比默认配置快了一倍。

    处理玩家请求时,为什么不能直接在IO线程里写业务逻辑?

    IO线程要负责处理所有客户端的网络读写,如果把耗时的业务逻辑(比如查数据库、算玩家积分)直接放里面,这个线程会被占死,没法处理其他请求。我之前帮朋友调服务器时,就遇到过这种情况——玩家点技能要等3秒,后来把业务逻辑丢到业务线程池,IO线程只处理网络操作,延迟直接降了80%。

    Netty用PooledByteBufAllocator能解决什么问题?

    主要解决GC频繁的问题!Netty默认用UnpooledByteBufAllocator,每次分配ByteBuf都要新建对象,GC次数多到每分钟20次,每次GC会暂停服务器10ms,玩家能感觉到“卡一下”。换成PooledByteBufAllocator后,ByteBuf能复用,GC次数降到每分钟3次,延迟也降了一半。配置的话,给Bootstrap加一句childOption(ChannelOption.ALLOCATOR, PooledByteBufAllocator.DEFAULT)就行。

    原文链接:https://www.mayiym.com/51914.html,转载请注明出处。
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