Netty4实战第十三章：使用UDP

本章主要内容：

• 学习UDP协议

• 学习Netty对UDP的支持

• 启动UDP协议的Netty应用

  前面学习的例子都是基于连接的协议，如TCP。这一章我们重点学习UDP。UDP是一种无连接的协议，主要适用于高性能且丢部分包不是问题的场景。基于UDP协议的应用有一个著名的例子，就是DNS域名解析服务。
  由于Netty提供了统一的API，所以无论使用的是TCP还是UDP，大部分API都是一样的。你也可以重用你实现的ChannelHandler或者其他基于Netty的实现。
  学习完本章之后，你会对无连接协议会有一个基本的了解，特别是UDP，并且你也能知道什么样的场景适合使用UDP协议。
  本章的大部分知识比较独立，也就是说你没有学习前面的章节，也能看懂大部分本章的内容。因为本章已经涵盖了基于Netty的UDP的应用的大部分知识，而且不会对前面提到过的知识过多的深入讲解。只要知道一些基本的Netty API，学习本章就是没问题的。

一、了解UDP

  在实际开发应用之前，我们需要先花一些时间来学习UDP协议，因为在使用它之前，我们至少得了解它是什么，它能干什么以及它的优点和缺点。
  前面说过，UDP是无连接的协议，也就是说在客户端和服务端使用UDP通信的过程中是没有连接的，所以很难说这个消息属于哪个连接。
  UDP的一个限制就是没有像TCP那样的纠错能力。TCP协议中发送端发送一个包之后，接收端会返回一个消息表示我收到了这个包，当发送端没收到接收端的确认信息时发送端就会重发这个包。UDP就不是这样的，UDP发送包之后立即就不管了，继续发送下面的包，所以UDP的发送端并不知道接收端有没有收到包，也就是说UDP只管发，接收端收没收到就是不是它的事了。
  所以，UDP很适合那些数据量大但是丢包又对应用无太大影响的应用情况，例如视频类应用。当然，如果数据准确性很高，消息不能丢失类型的应用是绝对不能使用UDP的，这种情况应该使用TCP类协议，例如金钱交易类型的应用。

二、设计UDP应用

  接下来的章节我们会开发一个UDP应用，主要逻辑就是通过UDP将数据转发给其他客户端。这个应用的主要功能就是监测一个文件，通过UDP转发新增的行内容。

  如果你很数据类UNIX系统，则会很熟悉这个功能，和Syslog的功能很像。

  UDP协议很适合这种类型应用，因为你即使丢失几行数据没有转发，也不会对应用产生致命影响。最重要的是，日志量很大时，需要靠UDP这种高性能的协议来达到应用需求。

  这个应用的另一个特点是，新增一个文件监视器不需要额外的操作。只需要启动一个实例，然后指定端口就可以看到文件内容了。不过有时候这也不一定是好事，只要能启动实例就能获取到内容了，相对来说有一些不安全。所以一般UDP广播数据时都是在安全的内网环境中使用。另外一般广播数据的服务端和客户端都在同一个网络环境中，一旦夸网络经过路由，可能就会被拦截掉，防火墙会误判。这种模式一般被成为“发布-订阅”模式，服务端发布数据，一个或多个客户端订阅数据。

  写代码之前，先看看应用的基本结构。

  这个应用主要由两部分组成。其中一个用来监测文件内容，一般就是一个实例，类似服务端；另一个事件监测器用来获取服务端转发的文件内容，由一个或多个实例组成。

  为了节省时间，实际项目中的安全验证、过滤等功能就不再这里说了。

  如果你觉得这个应用还不错，某些代码很适合你，你可以适当调整满足自己的需求。得益于Netty的设计，逻辑分散，统一的API，所以修改起来还是很容易的。

  后面还会介绍一些UDP的基础知识，来看看它和基于TCP的应用的不同。

三、EventLog对象

  大家如果编写过其他类型的应用，特别是使用面向对象的语言的时候，如C++、JAVA，会定义很多对象来保存传输的消息类容。所以这个应用的EventLog也可以理解成消息对象。它会在客户端与服务端之间分享，存储数据，并生成日志文件。

package com.nan.netty.udp;

import java.net.InetSocketAddress;

public final class LogEvent {

    public static final byte SEPARATOR = (byte) ':';
    //发送方地址
    private final InetSocketAddress source;
    //文件名称
    private final String logfile;
    //实际消息内容
    private final String msg;
    //发送数据的时间戳
    private final long received;

    public LogEvent(String logfile, String msg) {
        this(null, -1, logfile, msg);
    }

    public LogEvent(InetSocketAddress source, long received,
                    String logfile, String msg) {
        this.source = source;
        this.logfile = logfile;
        this.msg = msg;
        this.received = received;
    }

    public InetSocketAddress getSource() {
        return source;
    }

    public String getLogfile() {
        return logfile;
    }

    public String getMsg() {
        return msg;
    }

    public long getReceivedTimestamp() {
        return received;
    }
}

  定义好了这个消息实体，下一步该实现具体的逻辑了。下一小节我们就开始编写Broadcaster，并了解这个Broadcaster是如何工作的。

四、编写Broadcaster

  这个应用的核心就是广播消息，所以我们的重点就是广播。而广播的消息就是通过DatagramPacket包装。

  从上图可以看出，每一条消息都对应一个DatagramPacket。基本上所有基于Netty的应用都会包含一个或多个ChannelHandler通过启动器配置到Channel中。我们来看看这个应用的ChannelPipeline的基本结构。

  LogEventBroadcaster将数据放到LogEvent中并通过Channel发送出去。也就是说消息都封装在了LogEvent中，然后通过Channel发送给客户端。

  在ChannelPipeline中，LogEvent消息会被编码成DatagramPacket消息，最终通过UDP发送出去的就是这个DatagramPacket。

  所以这里我们需要自定义一个ChannelHandler，用来将LogEvent编码成DatagramPacket，通过前面的知识，这个编码还是很容易编写的。因为这里其实是两个对象转换，所以使用MessageToMessageEncoder比较适合。

package com.nan.netty.udp;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.socket.DatagramPacket;
import io.netty.handler.codec.MessageToMessageEncoder;
import io.netty.util.CharsetUtil;

import java.net.InetSocketAddress;
import java.util.List;

public class LogEventEncoder extends MessageToMessageEncoder {

    private final InetSocketAddress remoteAddress;

    public LogEventEncoder(InetSocketAddress remoteAddress) {
        this.remoteAddress = remoteAddress;
    }

    @Override
    protected void encode(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, LogEvent logEvent, List