Netty学习笔记（四）：Netty应用（群聊、心跳机制、长连接）、Protobfuf、编解码器、TCP粘包和拆包
第 5 章 Netty 应用实例
一、Netty 应用实例-群聊系统
1、要求
编写一个 Netty 群聊系统，实现服务器端和客户端之间的数据简单通讯（非阻塞） ，实现多人群聊 。
服务器端：可以监测用户上线，离线，并实现消息转发功能
客户端：通过 channel 可以无阻塞发送消息给其它所有用户，同时可以接受其它用户发送的消息(有服务器转发 得到)
2、实现
服务器端
public class ChatGroupServer {
private static final int PORT = 6666;
public ChatGroupServer() {
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ChatGroupServer chatGroupServer = new ChatGroupServer();
chatGroupServer.run();
}
public void run() throws InterruptedException {
//创建两个线程组
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
//创建初始化器
ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
//设置初始化参数
bootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)
.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
//获取pipeline
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
//向pipelinez中添加handler
//添加解码器
pipeline.addLast(new StringDecoder());
//添加编码器
pipeline.addLast(new StringEncoder());
//添加自定义业务处理handler
pipeline.addLast(new ChatGroupServerHandler());
}
});
System.out.println("服务器启动");
ChannelFuture channelFuture = bootstrap.bind(PORT).sync();
//监听关闭
channelFuture.channel().closeFuture().sync();
} finally {
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
}
}服务器端Handler
public class ChatGroupServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<String> {
//定义一个channel组，管理所有客户端的channel
//GlobalEventExecutor是一个全局事件执行器
private static ChannelGroup channelGroup = new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE);
//处理客户端的连接事件。表示连接已建立，一旦建立会调用此方法
//将当前channel加入channelGroup中
@Override
public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
Channel channel = ctx.channel();
//将客户加入的消息推送给其他客户
//channelGroup.writeAndFlush的作用是将消息发送给channelGroup中所有的channel
channelGroup.writeAndFlush("[客户端 " + channel.remoteAddress() + "] : 加入聊天");
//将新上线的客户加入channelGroup
channelGroup.add(channel);
}
//表示断开连接，将离开消息推送给其他在线客户端
@Override
public void handlerRemoved(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
Channel channel = ctx.channel();
channelGroup.writeAndFlush("[客户端 " + channel.remoteAddress() + "] : 离开群聊");
// //ChannelGroup会自动执行该方法
// channelGroup.remove(channel);
System.out.println("channelGroup size : " + channelGroup.size());
}
//表示 channel 处于活动状态，服务器端提示xx上线
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
System.out.println("[客户端 " + ctx.channel().remoteAddress() + "] : 上线");
}
//表示 channel 处于非活动状态，服务器端提示xx离线
@Override
public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
System.out.println("[客户端 " + ctx.channel().remoteAddress() + "] : 离线");
}
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception {
//消息发送者的Channel
Channel sender = ctx.channel();
String s = "[客户端 " + sender.remoteAddress() + "] : " + msg;
System.out.println(s);
//将消息转发给其他人，并且排除发送者
channelGroup.forEach((receiver) ->{
if (receiver != sender) {
receiver.writeAndFlush(s);
}
});
}
//处理异常
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
//关闭通道
ctx.close();
}
}客户端：
public class ChatGroupClient {
private static final String HOST = "127.0.0.1";
private static final int PORT = 6666;
public ChatGroupClient() {
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ChatGroupClient chatGroupClient = new ChatGroupClient();
chatGroupClient.run();
}
public void run() throws InterruptedException {
//创建线程组
EventLoopGroup eventLoopGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
//创建初始化器，并设置
Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
bootstrap.group(eventLoopGroup)
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
//加入相关handler
pipeline.addLast(new StringDecoder());
pipeline.addLast(new StringEncoder());
pipeline.addLast(new ChatGroupClientHandler());
}
});
//连接服务器
ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect(new InetSocketAddress(HOST, PORT)).sync();
Channel channel = channelFuture.channel();
System.out.println("----------" + channel.localAddress() + "-----------");
//创建scanner，循环发送信息
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (scanner.hasNextLine()) {
String s = scanner.nextLine();
channel.writeAndFlush(s + "\n");
}
//监听关闭事件
channel.closeFuture().sync();
} finally {
eventLoopGroup.shutdownGracefully();
}
}
}客户端Handler：
public class ChatGroupClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<String> {
//接收客户端转发的消息
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception {
System.out.println(msg);
}
}结果：
客户端1输出：
----------/127.0.0.1:13240-----------
[客户端 /127.0.0.1:13257] : 加入聊天
你好啊
[客户端 /127.0.0.1:13257] : 你好，你叫什么名字
我是你爸爸啊
[客户端 /127.0.0.1:13257] : 谁？我儿子？客户端2输出：
----------/127.0.0.1:13257-----------
[客户端 /127.0.0.1:13240] : 你好啊
你好，你叫什么名字
[客户端 /127.0.0.1:13240] : 我是你爸爸啊
谁？我儿子？
[客户端 /127.0.0.1:13240] : 离开群聊服务器端输出：
[客户端 /127.0.0.1:13240] : 上线
[客户端 /127.0.0.1:13257] : 上线
[客户端 /127.0.0.1:13240] : 你好啊
[客户端 /127.0.0.1:13257] : 你好，你叫什么名字
[客户端 /127.0.0.1:13240] : 我是你爸爸啊
[客户端 /127.0.0.1:13257] : 谁？我儿子？
[客户端 /127.0.0.1:13240] : 离线
channelGroup size : 1
[客户端 /127.0.0.1:13257] : 离线
channelGroup size : 0二、 Netty 应用实例-心跳检测机制
1、要求
编写一个 Netty 心跳检测机制案例, 当服务器超过 3 秒没有读时，就提示读空闲
当服务器超过 5 秒没有写操作时，就提示写空闲
实现当服务器超过 7 秒没有读或者写操作时，就提示读写空闲
2、实现
public class HeartBeatServer {
public static void main(String[] args) {
//创建两个线程组
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO)) //增加日志处理器
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
/**
* 相关管道中加入一个 netty 提供的 IdleStateHandler
* 说明：
* IdleStateHandler 是 netty 处理空闲状态的处理器
* 其中参数包括：
* readerIdleTime：表示如果多久没有读，就会发送一个心跳检测包检测是否连接
* writerIdleTime：表示如果多久没有写，就会发送一个心跳检测包检测是否连接
* allIdleTime：表示如果多久没有读写，就会发送一个心跳检测包检测是否连接
* 当IdleStateHandler触发之后，就会传递给管道中的下一个handler进行处理
* 通过调用下一个handler的userEventTriggered去处理读空闲、写空闲、都写空闲
*/
pipeline.addLast(new IdleStateHandler(
3,5,7, TimeUnit.SECONDS));
pipeline.addLast(new HeartBeatServerHandler());
}
});
ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(6666).sync();
channelFuture.channel().closeFuture().sync();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
}
}public class HeartBeatServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
/**
* 对空闲事件进行相应的处理
* @param ctx 上下文
* @param evt 事件
* @throws Exception
*/
@Override
public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
if (evt instanceof IdleStateEvent) {
IdleStateEvent event = (IdleStateEvent) evt;
String evtType = null;
//判断事件类型
switch (event.state()) {
case READER_IDLE:
evtType = "读空闲";
break;
case WRITER_IDLE:
evtType = "写空闲";
break;
case ALL_IDLE:
evtType = "读写空闲";
break;
}
System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() + " : " + evtType);
//TODO 做相应的处理...
}
}
}使用一个客户连接心跳检测服务端之后，输出结果：
/127.0.0.1:1728 : 读空闲
/127.0.0.1:1728 : 写空闲
/127.0.0.1:1728 : 读空闲
/127.0.0.1:1728 : 读写空闲
/127.0.0.1:1728 : 读空闲
/127.0.0.1:1728 : 写空闲
/127.0.0.1:1728 : 读空闲三、Netty 应用实例-实现长连接
1、要求
Http 协议是无状态的, 浏览器和服务器间的请求响应一次，下一次会重新创建连接.
要求：实现基于 webSocket 的长连接的全双工的交互
改变 Http 协议多次请求的约束，实现长连接了， 服务器可以发送消息给浏览器。客户端浏览器和服务器端会相互感知，比如服务器关闭了，浏览器会感知，同样浏览器关闭了，服务器会感知
2、实现
//实现长连接
public class WebSocketServer {
public static void main(String[] args) {
//创建两个线程组
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
//加入netty提供的httpServerCodec =》（code + decode）
//HttpServerCodec 是netty提供的http编码-解码器
pipeline.addLast(new HttpServerCodec());
//是以块的方式写，所以添加ChunkedWriteHandler处理器
pipeline.addLast(new ChunkedWriteHandler());
/*
http数据在传输的过程中是分段的，这就是为什么，当浏览器发送大量数据时，会发出多次http请求
HttpObjectAggregator就是可以将多个段进行聚合
*/
pipeline.addLast(new HttpObjectAggregator(8192));
/*说明：
1、对应websocket，它的数据是以 帧（frame）的形式传递
2、WebSocketFrame 下面有6个子类
3、WebSocketServerProtocolHandler的核心功能是将http协议升级为ws协议，保持长连接
4、参数对应其uri
*/
pipeline.addLast(new WebSocketServerProtocolHandler("/hello"));
//自定义Handler处理业务逻辑
pipeline.addLast(new TextWebSocketFrameHandler());
}
});
ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(6666).sync();
channelFuture.channel().closeFuture().sync();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
}
}//TextWebSocketFrame表示一个文本帧
public class TextWebSocketFrameHandler
extends SimpleChannelInboundHandler<TextWebSocketFrame> {
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame msg) throws Exception {
System.out.println("服务器收到消息：" + msg.text());
//回复消息
String s = "[服务器时间：" + LocalDateTime.now() + "] : " + msg.text();
ctx.channel().writeAndFlush(new TextWebSocketFrame(s));
}
//当web客户端连接后出发该方法
@Override
public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
//id 表示唯一的值，LongText 是唯一的 ShortText 不是唯一
System.out.println("handlerAdded 被调用" + ctx.channel().id().asLongText());
System.out.println("handlerAdded 被调用" + ctx.channel().id().asShortText());
}
@Override
public void handlerRemoved(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
System.out.println("handlerRemoved 被调用" + ctx.channel().id().asLongText());
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
System.out.println("出现异常：" + cause.getMessage());
ctx.close();
}
}
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Titletitle>
head>
<body>
<script>
var socket;
//判断当前浏览器是否支持websocket
if(window.WebSocket) {
//go on
socket = new WebSocket("ws://localhost:6666/hello");
//相当于channelReado, ev 收到服务器端回送的消息
socket.onmessage = function (ev) {
var rt = document.getElementById("responseText");
rt.value = rt.value + "\n" + ev.data;
}
//相当于连接开启(感知到连接开启)
socket.onopen = function (ev) {
var rt = document.getElementById("responseText");
rt.value = "连接开启了.."
}
//相当于连接关闭(感知到连接关闭)
socket.onclose = function (ev) {
var rt = document.getElementById("responseText");
rt.value = rt.value + "\n" + "连接关闭了.."
}
} else {
alert("当前浏览器不支持websocket")
}
//发送消息到服务器
function send(message) {
if(!window.socket) { //先判断socket是否创建好
return;
}
if(socket.readyState == WebSocket.OPEN) {
//通过socket 发送消息
socket.send(message)
} else {
alert("连接没有开启");
}
}
script>
<form onsubmit="return false">
<textarea name="message" style="height: 300px; width: 300px">textarea>
<input type="button" value="发生消息" onclick="send(this.form.message.value)">
<textarea id="responseText" style="height: 300px; width: 300px">textarea>
<input type="button" value="清空内容" onclick="document.getElementById('responseText').value=''">
form>
body>
html>结果：首先在页面发送信息：
可以看到消息顺利的回显到了页面，并且服务器端的控制台也显示出来了：
handlerAdded 被调用5ce0c5fffe05000f-00003dc0-00000001-3a2525e615eafff5-5b0722ed
handlerAdded 被调用5b0722ed
服务器收到消息：你好
服务器收到消息：你也好当页面关闭时，服务器端也出现了断开连接的消息
handlerAdded 被调用5ce0c5fffe05000f-00003dc0-00000001-3a2525e615eafff5-5b0722ed
handlerAdded 被调用5b0722ed
服务器收到消息：你好
服务器收到消息：你也好
出现异常：远程主机强迫关闭了一个现有的连接。
handlerRemoved 被调用5ce0c5fffe05000f-00003dc0-00000001-3a2525e615eafff5-5b0722ed四、 Log4j 整合到 Netty
1、在Maven 中添加对Log4j的依赖 在 pom.xml
<dependency>
<groupId>log4jgroupId>
<artifactId>log4jartifactId>
<version>1.2.17version>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.slf4jgroupId>
<artifactId>slf4j-apiartifactId>
<version>1.7.25version>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.slf4jgroupId>
<artifactId>slf4j-log4j12artifactId>
<version>1.7.25version>
<scope>testscope>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.slf4jgroupId>
<artifactId>slf4j-simpleartifactId>
<version>1.7.25version>
<scope>testscope>
dependency>2、配置 Log4j , 添加resources/log4j.properties文件，文件内容如下：
log4j.rootLogger=debug,appender1
log4j.appender.appender1=org.apache.log4j.ConsoleAppender
log4j.appender.appender1.layout=org.apache.log4j.TTCCLayout
log4j.appender.stdout.layout.ConversionPattern=[%p] %C{1} -%m%n3、输出：
[main] DEBUG io.netty.buffer.ByteBufUtil - -Dio.netty.allocator.type: pooled
[main] DEBUG io.netty.buffer.ByteBufUtil - -Dio.netty.threadLocalDirectBufferSize: 65536
[main] DEBUG io.netty.buffer.ByteBufUtil - -Dio.netty.maxThreadLocalCharBufferSize: 16384
CodecClientHandler::channelActive 发送数据
[nioEventLoopGroup-2-1] DEBUG io.netty.util.Recycler - -Dio.netty.recycler.maxCapacityPerThread: 32768
[nioEventLoopGroup-2-1] DEBUG io.netty.util.Recycler - -Dio.netty.recycler.maxSharedCapacityFactor: 2
[nioEventLoopGroup-2-1] DEBUG io.netty.util.Recycler - -Dio.netty.recycler.linkCapacity: 16
[nioEventLoopGroup-2-1] DEBUG io.netty.util.Recycler - -Dio.netty.recycler.ratio: 8第 6 章 Google Protobuf
一、编码和解码介绍
1、基本介绍
编写网络应用程序时，因为数据在网络中传输的都是二进制字节码数据，在发送数据时就需要编码，接收数据时就需要解码
codec(编解码器) 的组成部分有两个：decoder(解码器)和 encoder(编码器)。 encoder 负责把业务数据转换成字节 码数据，decoder 负责把字节码数据转换成业务数据
2、Netty 本身的编码解码的机制
Netty 自身提供了一些 codec(编解码器)：
- StringEncoder，对字符串数据进行编码
- ObjectEncoder，对 Java 对象进行编码
- StringDecoder, 对字符串数据进行解码
- ObjectDecoder，对 Java 对象进行解码
Netty 本身自带的 ObjectDecoder 和 ObjectEncoder 可以用来实现 POJO 对象或各种业务对象的编码和解码，底层使用的仍是 Java 序列化技术 , 而 Java 序列化技术本身效率就不高，存在如下问题：
- 无法跨语言
- 序列化后的体积太大，是二进制编码的 5 倍多。
- 序列化性能太低
对于上面的这些问题，可以使用Protobuf进行解决
二、Protobuf
1、基本介绍
Protobuf 是 Google 发布的开源项目，全称 Google Protocol Buffers，是一种轻便高效的结构化数据存储格式， 可以用于结构化数据串行化，或者说序列化。它很适合做数据存储或 RPC [远程过程调用 remote procedure call] 数据交换格式 。
参考文档 :https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/proto
Protobuf 是以 message 的方式来管理数据的.
支持跨平台、跨语言，即[客户端和服务器端可以是不同的语言编写的] （支持目前绝大多数语言，例如 C++、 C#、Java、python 等） ，高性能，高可靠性
使用 protobuf 编译器能自动生成代码，Protobuf 是将类的定义使用.proto 文件进行描述，然后通过 protoc.exe 编译器根据.proto 自动生成.java 文件
2、Protobuf 入门实例
参考
第 7 章 Netty 编解码器和 handler 的调用机制
一、基本说明
netty 的组件设计：Netty 的主要组件有 Channel、EventLoop、ChannelFuture、ChannelHandler、ChannelPipe 等
ChannelHandler 充当了处理入站和出站数据的应用程序逻辑的容器。例如，实现 ChannelInboundHandler 接口（或 ChannelInboundHandlerAdapter），你就可以接收入站事件和数据，这些数据会被业务逻辑处理。当要给客户端 发 送 响 应 时 ， 也 可 以 从 ChannelInboundHandler 冲 刷 数 据 。 业 务 逻 辑 通 常 写 在 一 个 或 者 多 个 ChannelInboundHandler 中。ChannelOutboundHandler 原理一样，只不过它是用来处理出站数据的
ChannelPipeline 提供了 ChannelHandler 链的容器。以客户端应用程序为例，如果事件的运动方向是从客户端到 服务端的，那么我们称这些事件为出站的，即客户端发送给服务端的数据会通过 pipeline 中的一系列 ChannelOutboundHandler，并被这些 Handler 处理，反之则称为入站的
二、编码解码器
1、基本介绍
当 Netty 发送或者接受一个消息的时候，就将会发生一次数据转换。入站消息会被解码：从字节转换为另一种 格式（比如 java 对象）；如果是出站消息，它会被编码成字节。
Netty 提供一系列实用的编解码器，他们都实现了 ChannelInboundHadnler 或者 ChannelOutboundHandler 接口。 在这些类中，channelRead 方法已经被重写了。以入站为例，对于每个从入站 Channel 读取的消息，这个方法会被调用。随后，它将调用由解码器所提供的 decode()方法进行解码，并将已经解码的字节转发给 ChannelPipeline 中的下一个 ChannelInboundHandler。
2、解码器-ByteToMessageDecoder
ByteToMessageDecoder是用于解码的，所以继承了ChannelInboundHadnler。它的作用是将通过二进制字节码发送过来的数据转换为相应的数据，他的继承关系如下图所示：
由于不可能知道远程节点是否会一次性发送一个完整的信息，tcp 有可能出现粘包拆包的问题，这个类会对入 站数据进行缓冲，直到它准备好被处理，下面用一个例子说明：
这个例子，每次入站从ByteBuf中读取4字节，将其解码为一个int，然后将它添加到下一个List中。当没有更多元素可以被添加到该List中时，它的内容将会被发送给下一个ChannelInboundHandler。int在被添加到List中时，会被自动装箱为Integer。
public class ToIntegerDecoder extends ByteToMessageDecoder {
@Override
protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
if (in.readableBytes() >= 4) {
out.add(in.readInt());
}
}
}在调用readInt()方法前必须验证所输入的ByteBuf是否具有足够的数据（4个字节）来生成int，流程如下图所示：
3、自定义的编码器和解码器
使用自定义的编码器和解码器来说明 Netty 的 handler 调用机制：
- 客户端发送 long-> 服务器
- 服务端发送 long-> 客户端
案例分析图例：
实现代码：
编解码器：
public class MyByteToLongDecoder extends ByteToMessageDecoder {
/**
* 将字节码解析为Long。该方法会被调用多次，知道没有新的元素被添加进List
* 或者ByteBuf中没有更多的可读。之后List中的数据会被传递给下一个InBoundHandler，
* 同时该InBoundHandler也会被调用多次
* @param ctx 上下文
* @param in ByteBuf
* @param out 用于存放解码得到的数据，会传递给下一个Handler
* @throws Exception
*/
@Override
protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
System.out.println("MyByteToLongDecoder::decode 被调用");
//对于字节码依次读取8个字节生成Long
if (in.readableBytes() >= 8) {
out.add(in.readLong());
}
}
}public class MyLongToByteEncoder extends MessageToByteEncoder<Long> {
@Override
protected void encode(ChannelHandlerContext ctx, Long msg, ByteBuf out) throws Exception {
System.out.println("MyLongToByteEncoder::encode 被调用");
System.out.println("msg = " + msg);
System.out.println("-------------------------------------");
out.writeLong(msg);
}
}服务器端：
public class CodecServer {
public static void main(String[] args) {
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
bootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new CodecServerChannelInitializer());
ChannelFuture channelFuture = bootstrap.bind(6666).sync();
channelFuture.channel().closeFuture().sync();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
}
}public class CodecServerChannelInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
//加入InboundHandler进行解码
pipeline.addLast(new MyByteToLongDecoder());
//加加入OutboundHandler进行解码
pipeline.addLast(new MyLongToByteEncoder());
//加入自定InboundHandler将解码的数据进行输出
pipeline.addLast(new CodecServerHandler());
}
}public class CodecServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<Long> {
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Long msg) throws Exception {
System.out.println("CodecServerHandler::channelRead0 被调用");
System.out.println("[客户端" + ctx.channel().remoteAddress() + "] : " + msg);
System.out.println("-----------------------------------------");
//给客户端回送一个long
ctx.writeAndFlush(654321L);
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
super.exceptionCaught(ctx, cause);
ctx.close();
}
}客户端：
public class CodecClient {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
try {
Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
bootstrap.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new CodecClientChannelInitializer());
ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect(
new InetSocketAddress("127.0.0.1", 6666)).sync();
channelFuture.channel().closeFuture().sync();
} finally {
group.shutdownGracefully();
}
}
}public class CodecClientChannelInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
//向管道中加入出栈的 handler 对进行编码
pipeline.addLast(new MyLongToByteEncoder());
//向管道中加入出栈的 handler 对进行解码
pipeline.addLast(new MyByteToLongDecoder());
//加入处理业务逻辑的handler
pipeline.addLast(new CodecClientHandler());
}
}public class CodecClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<Long> {
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Long msg) throws Exception {
//对服务器端回送的数据进行读取
System.out.println("CodecClientHandler::channelRead0");
System.out.println("[服务器 " + ctx.channel().remoteAddress() + "] : " + msg);
}
//发送数据
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
System.out.println("CodecClientHandler::channelActive " + "发送数据");
ctx.writeAndFlush(123456L);
}
}输出结果：
服务器端：
MyByteToLongDecoder::decode 被调用
CodecServerHandler::channelRead0 被调用
[客户端/127.0.0.1:13502] : 123456
-----------------------------------------
MyLongToByteEncoder::encode 被调用
msg = 654321客户端：
CodecClientHandler::channelActive 发送数据
MyLongToByteEncoder::encode 被调用
msg = 123456
-------------------------------------
MyByteToLongDecoder::decode 被调用
CodecClientHandler::channelRead0
[服务器 /127.0.0.1:6666] : 654321要点：
- 不论解码器handler 还是 编码器handler 。接收的消息类型必须与待处理的消息类型一致，否则该handler不会被执行。
- 在解码器进行数据解码时，需要判断缓存区(ByteBuf)的数据是否足够 ，否则接收到的结果会期望结果可能不一致
4、解码器-ReplayingDecoder
ReplayingDecoder 扩展了 ByteToMessageDecoder 类，使用这个类，我们不必调用 readableBytes()方法。参数 S 指定了用户状态管理的类型，其中 Void 代表不需要状态管理
public abstract class ReplayingDecoder<S> extends ByteToMessageDecoder 使用：
public class MyByteToLongDecoder2 extends ReplayingDecoder<Void> {
@Override
protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
System.out.println("MyByteToLongDecoder::decode 被调用");
//在 ReplayingDecoder 不需要判断数据是否足够读取，内部会进行处理判断
out.add(in.readLong());
}
}ReplayingDecoder 使用方便，但它也有一些局限性：
- 并 不 是 所 有 的 ByteBuf 操 作 都 被 支 持 ， 如 果 调 用 了 一 个 不 被 支 持 的 方 法 ， 将 会 抛 出 一 个 UnsupportedOperationException。
- ReplayingDecoder 在某些情况下可能稍慢于 ByteToMessageDecoder，例如网络缓慢并且消息格式复杂时，消息会被拆成了多个碎片，速度变慢
5、 其它编解码器
解码器：
- LineBasedFrameDecoder：这个类在 Netty 内部也有使用，它使用行尾控制字符（\n 或者\r\n）作为分隔符来解析数据。
- DelimiterBasedFrameDecoder：使用自定义的特殊字符作为消息的分隔符。
- HttpObjectDecoder：一个 HTTP 数据的解码器
- LengthFieldBasedFrameDecoder：通过指定长度来标识整包消息，这样就可以自动的处理黏包和半包消息。
上面这些解码器都有对应的编码器：
第 8 章 TCP 粘包和拆包 及解决方案
一、TCP 粘包和拆包基本介绍
TCP 是面向连接的，面向流的，提供高可靠性服务。
收发两端（客户端和服务器端）都要有一一成对的 socket， 因此，发送端为了将多个发给接收端的包，更有效的发给对方，使用了优化方法（Nagle 算法），将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，然后进行封包。
这样做虽然提高了效率，但是接收端就难于分辨出完整的数据包了，因为面向流的通信是无消息保护边界的
由于 TCP 无消息保护边界, 需要在接收端处理消息边界问题，也就是我们所说的粘包、拆包问题。下面用一张图解释这个问题：
假设客户端分别发送了两个数据包 D1 和 D2 给服务端，由于服务端一次读取到字节数是不确定的，故可能存在以
下四种情况：
- 服务端分两次读取到了两个独立的数据包，分别是 D1 和 D2，没有粘包和拆包
- 服务端一次接受到了两个数据包，D1 和 D2 粘合在一起，称之为 TCP 粘包
- 服务端分两次读取到了数据包，第一次读取到了完整的 D1 包和 D2 包的部分内容，第二次读取到了 D2 包的剩余内容，这称之为 TCP 拆包
- 服务端分两次读取到了数据包，第一次读取到了 D1 包的部分内容 D1_1，第二次读取到了 D1 包的剩余部 分内容 D1_2 和完整的 D2 包。
二、TCP 粘包和拆包现象实例
在编写 Netty 程序时，如果没有做处理，就会发生粘包和拆包的问题。下面以一个实例，来展示粘包和拆包现象（这里只粘贴了Handler的代码，其余代码与之前无异）：
public class MyServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<ByteBuf> {
private int cnt;
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf msg) throws Exception {
byte[] buffer = new byte[msg.readableBytes()];
msg.readBytes(buffer);
String s = new String(buffer, CharsetUtil.UTF_8);
System.out.println("服务器收到消息：" + s);
System.out.println("服务器收到的消息量" + (++cnt));
//服务器端回复随机id给客户端
ByteBuf response = Unpooled.copiedBuffer(UUID.randomUUID().toString(), CharsetUtil.UTF_8);
ctx.writeAndFlush(response);
}
}public class MyClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<ByteBuf> {
private int cnt;
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
//发送10条数据给服务器端
for (int i = 0; i < 10; i++) {
ByteBuf buf = Unpooled.copiedBuffer("hello,server " + i, CharsetUtil.UTF_8);
ctx.writeAndFlush(buf);
}
}
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf msg) throws Exception {
byte[] buffer = new byte[msg.readableBytes()];
msg.readBytes(buffer);
String s = new String(buffer, CharsetUtil.UTF_8);
System.out.println("服务器收到消息: " + s);
System.out.println("服务器收到的消息量" + (++cnt));
}
}第一次运行客户端，服务器端的输出：
服务器收到消息：hello,server 0hello,server 1hello,server 2hello,server 3hello,server 4hello,server 5hello,server 6hello,server 7hello,server 8hello,server 9
服务器收到的消息量1第二次运行客户端，服务器端的输出：
服务器收到消息：hello,server 0
服务器收到的消息量1
服务器收到消息：hello,server 1
服务器收到的消息量2
服务器收到消息：hello,server 2hello,server 3hello,server 4
服务器收到的消息量3
服务器收到消息：hello,server 5hello,server 6
服务器收到的消息量4
服务器收到消息：hello,server 7
服务器收到的消息量5
服务器收到消息：hello,server 8
服务器收到的消息量6
服务器收到消息：hello,server 9
服务器收到的消息量7第三次运行客户端，服务器端的输出：
服务器收到消息：hello,server 0
服务器收到的消息量1
服务器收到消息：hello,server 1
服务器收到的消息量2
服务器收到消息：hello,server 2hello,server 3hello,server 4
服务器收到的消息量3
服务器收到消息：hello,server 5
服务器收到的消息量4
服务器收到消息：hello,server 6
服务器收到的消息量5
服务器收到消息：hello,server 7hello,server 8hello,server 9
服务器收到的消息量6可以看到三次的运行结果都不相同，这就是TCP的粘包和拆包引起。下面我们来看一下如何使用Netty解决这种问题。
三、TCP 粘包和拆包解决方案
关键就是要解决 服务器端每次读取数据长度的问题, 如果这个问题解决了，就不会出现服务器多读或少读数据的问 题，从而避免的 TCP 粘包、拆包 。
可以使用自定义协议 + 编解码器 来解决 。
实例：
要求客户端发送 5 个 Message 对象, 客户端每次发送一个 Message 对象
服务器端每次接收一个Message, 分5次进行解码， 每读取到 一个Message
代码：
传输类：
public class MessageProtocal {
private int len;
private byte[] content;
public MessageProtocal() {
}
public MessageProtocal(int len, byte[] content) {
this.len = len;
this.content = content;
}
public int getLen() {
return len;
}
public void setLen(int len) {
this.len = len;
}
public byte[] getContent() {
return content;
}
public void setContent(byte[] content) {
this.content = content;
}
}编码器：
public class MyMessageEncoder extends MessageToByteEncoder<MessageProtocal> {
//对MessageProtocal进行编码，转换为二进制字节流
@Override
protected void encode(ChannelHandlerContext ctx, MessageProtocal msg, ByteBuf out) throws Exception {
System.out.println("MyMessageEncoder::encode 被调用");
//放入长度和内容
out.writeInt(msg.getLen());
out.writeBytes(msg.getContent());
}
}解码器：
public class MyMessageDecoder extends ReplayingDecoder {
@Override
protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
System.out.println("---------------------------------------------------");
System.out.println("MyMessageDecoder::decode 被调用");
//将二进制字节流转换为 MessageProtocal,并放入List中
int len = in.readInt();
byte[] content = new byte[len];
in.readBytes(content);
out.add(new MessageProtocal(len, content));
}
}客户端handler:
public class MyClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<MessageProtocal> {
private int cnt;
//发送数据
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
//发送10条数据给服务器端
for (int i = 0; i < 5; i++) {
String msg = "你好，服务器";
byte[] content = msg.getBytes(Charset.forName("utf-8"));
MessageProtocal messageProtocal = new MessageProtocal(content.length, content);
ctx.writeAndFlush(messageProtocal);
}
}
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, MessageProtocal msg) throws Exception {
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
cause.printStackTrace();
ctx.close();
}
}服务端handler：
public class MyServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<MessageProtocal> {
private int cnt;
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, MessageProtocal msg) throws Exception {
String s = new String(msg.getContent(), CharsetUtil.UTF_8);
System.out.println("服务器收到消息：" + s + " 长度为：" + msg.getLen());
System.out.println("服务器收到的消息量 " + (++cnt));
//服务器端回复随机id给客户端
ByteBuf response = Unpooled.copiedBuffer(UUID.randomUUID().toString(), CharsetUtil.UTF_8);
ctx.writeAndFlush(response);
}
}其他代码与上面类似，这里不再粘贴，关键是对消息的长度要进行定义。下面是服务器端输出结果：
---------------------------------------------------
MyMessageDecoder::decode 被调用
服务器收到消息：你好，服务器 长度为：18
服务器收到的消息量 1
---------------------------------------------------
MyMessageDecoder::decode 被调用
服务器收到消息：你好，服务器 长度为：18
服务器收到的消息量 2
---------------------------------------------------
MyMessageDecoder::decode 被调用
服务器收到消息：你好，服务器 长度为：18
服务器收到的消息量 3
---------------------------------------------------
MyMessageDecoder::decode 被调用
服务器收到消息：你好，服务器 长度为：18
服务器收到的消息量 4
---------------------------------------------------
MyMessageDecoder::decode 被调用
服务器收到消息：你好，服务器 长度为：18
服务器收到的消息量 5客户端：
MyMessageEncoder::encode 被调用
MyMessageEncoder::encode 被调用
MyMessageEncoder::encode 被调用
MyMessageEncoder::encode 被调用
MyMessageEncoder::encode 被调用
ntext ctx, MessageProtocal msg) throws Exception {
String s = new String(msg.getContent(), CharsetUtil.UTF_8);
System.out.println("服务器收到消息：" + s + " 长度为：" + msg.getLen());
System.out.println("服务器收到的消息量 " + (++cnt));
//服务器端回复随机id给客户端
ByteBuf response = Unpooled.copiedBuffer(UUID.randomUUID().toString(), CharsetUtil.UTF_8);
ctx.writeAndFlush(response);
}
}其他代码与上面类似，这里不再粘贴，关键是对消息的长度要进行定义。下面是服务器端输出结果：
---------------------------------------------------
MyMessageDecoder::decode 被调用
服务器收到消息：你好，服务器 长度为：18
服务器收到的消息量 1
---------------------------------------------------
MyMessageDecoder::decode 被调用
服务器收到消息：你好，服务器 长度为：18
服务器收到的消息量 2
---------------------------------------------------
MyMessageDecoder::decode 被调用
服务器收到消息：你好，服务器 长度为：18
服务器收到的消息量 3
---------------------------------------------------
MyMessageDecoder::decode 被调用
服务器收到消息：你好，服务器 长度为：18
服务器收到的消息量 4
---------------------------------------------------
MyMessageDecoder::decode 被调用
服务器收到消息：你好，服务器 长度为：18
服务器收到的消息量 5客户端：
MyMessageEncoder::encode 被调用
MyMessageEncoder::encode 被调用
MyMessageEncoder::encode 被调用
MyMessageEncoder::encode 被调用
MyMessageEncoder::encode 被调用