Netty实战 IM即时通讯系统（一）IM系统简介

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Netty实战 IM即时通讯系统（一）IM系统简介

零、 目录

1. IM系统简介

• Netty 简介
• Netty 环境配置
• 服务端启动流程
• 实战： 客户端和服务端双向通信
• 数据传输载体ByteBuf介绍
• 客户端与服务端通信协议编解码
• 实现客户端登录
• 实现客户端与服务端收发消息
• pipeline与channelHandler
• 构建客户端与服务端pipeline
• 拆包粘包理论与解决方案
• channelHandler的生命周期
• 使用channelHandler的热插拔实现客户端身份校验
• 客户端互聊原理与实现
• 群聊的发起与通知
• 群聊的成员管理（加入与退出，获取成员列表）
• 群聊消息的收发及Netty性能优化
• 心跳与空闲检测
• 总结
• 扩展

一、 IM系统简介

1. 单聊流程
   1. 单聊指的是两个用户之间相互聊天。 用户单聊的基本流程
      1. 如上图，A 要和 B 聊天，首先 A 和 B 需要与服务器建立连接，然后进行一次登录流程，服务端保存用户标识和 TCP 连接的映射关系
      2. A 发消息给 B，首先需要将带有 B 标识的消息数据包发送到服务器，然后服务器从消息数据包中拿到 B 的标识，找到对应的 B 的连接，将消息发送给 B
      3. 任意一方发消息给对方，如果对方不在线，需要将消息缓存，对方上线之后再发送
   2. 我们把客户端与服务端之间相互通信的数据包称为指令数据包，指令数据包分为指令和数据，每一种指令对应客户端或者服务端的一种操作，数据部分对应的是指令处理需要的数据。
2. 单聊的指令

   1. 指令图示

   2. 指令列表

      指令内容 | 客户端 | 服务端
      –|
      登录请求 | 发送 | 接收
      登录响应 | 接收 | 发送
      客户端消息 | 发送 | 接收
      服务端消息 | 接收 | 发送
      登出请求 | 发送 | 接收
      登出响应 | 接收 | 发送

3. 群聊流程
   1. 群聊指的是一个组内多个用户之间的聊天，一个用户发到群组的消息会被组内任何一个成员接收，下面我们来看一下群聊的基本流程
      1. 如上图所示 ， 要实现群聊，其实和单聊类似
         1. A，B，C 依然会经历登录流程，服务端保存用户标识对应的 TCP 连接
         2. A 发起群聊的时候，将 A，B，C 的标识发送至服务端，服务端拿到之后建立一个群聊 ID，然后把这个 ID 与 A，B，C 的标识绑定
         3. 群聊里面任意一方在群里聊天的时候，将群聊 ID 发送至服务端，服务端拿到群聊 ID 之后，取出对应的用户标识，遍历用户标识对应的 TCP 连接，就可以将消息发送至每一个群聊成员
4. 群聊指令集

   1. 指令图示

   2. 指令列表

       指令内容 | 客户端 | 服务端
       --|
       创建群聊请求 | 发送 | 接收
       群聊创建成功通知 | 接收 | 发送 
       加入群聊请求 | 发送 | 接收
       群聊加入通知 | 接收 | 发送
       发送群聊消息 | 发送 | 接收
       接收群聊消息 | 接收 | 发送
       退出群聊请求 | 发送 | 接收
       退出群聊通知 | 接收 | 发送
      

5. Netty
   1. 我们使用Netty 统一的IO读写API以及强大的pipeline 来编写业务处理逻辑 ， 在后续的章节 ， 我会通过IM这个例子 ，带你了解Netty的一下核心知识点
      1. 服务端如何启动
      2. 客户端如何启动
      3. 数据载体ByteBuf
      4. 长连自定义协议如何设计
      5. 粘包拆包原理及实践
      6. 如何实现自定义编解码
      7. pipeline 与 channelHandler
      8. 定时发送心跳怎么做
      9. 如何进行连接空闲检测
   2. 客户端使用Netty的程序逻辑结构
      1. 首先，客户端会解析控制台指令，比如发送消息或者建立群聊等指令
      2. 然后，客户端会基于控制台的输入创建一个指令对象，用户告诉服务端具体要干什么事情
      3. TCP 通信需要的数据格式为二进制，因此，接下来通过自定义二进制协议将指令对象封装成二进制，这一步称为协议的编码
      4. 对于收到服务端的数据，首先需要截取出一段完整的二进制数据包（拆包粘包相关的内容后续小节会讲解）
      5. 将此二进制数据包解析成指令对象，比如收到消息
      6. 将指令对象宋丹对应的逻辑处理器来处理
   3. 客户端使用Netty的程序逻辑结构