基于Netty实现自定义消息通信协议（协议设计及解析应用实战）

所谓的协议，是由语法、语义、时序这三个要素组成的一种规范，通信双方按照该协议规范来实现网络数据传输，这样通信双方才能实现数据正常通信和解析。

由于不同的中间件在功能方面有一定差异，所以其实应该是没有一种标准化协议来满足不同差异化需求，因此很多中间件都会定义自己的通信协议，另外通信协议可以解决粘包和拆包问题。

在本篇文章中，我们来实现一个自定义消息协议。

自定义协议的要素

自定义协议，那这个协议必须要有组成的元素，

• 魔数： 用来判断数据包的有效性
• 版本号： 可以支持协议升级
• 序列化算法： 消息正文采用什么样的序列化和反序列化方式，比如json、protobuf、hessian等
• 指令类型：也就是当前发送的是一个什么类型的消息，像zookeeper中，它传递了一个Type
• 请求序号： 基于双工协议，提供异步能力，也就是收到的异步消息需要找到前面的通信请求进行响应处理
• 消息长度
• 消息正文

协议定义

sessionId | reqType | Content-Length | Content |

其中Version,Content-Length,SessionId就是Header信息，Content就是交互的主体。

定义项目结构以及引入包

    io.netty
    netty-all


    org.slf4j
    slf4j-log4j12


    org.projectlombok
    lombok

项目结构如图4-1所示：

• netty-message-mic : 表示协议模块。
• netty-message-server ：表示nettyserver。

图4-1

• 引入log4j.properties

在nettyMessage-mic中，包的结构如下。

定义Header

表示消息头

@Data
public class Header{
    private long sessionId; //会话id  : 占8个字节
    private byte type; //消息类型： 占1个字节

    private int length;     //消息长度 : 占4个字节
}

定义MessageRecord

表示消息体

@Data
public class MessageRecord{

    private Header header;
    private Object body;
}

OpCode

定义操作类型

public enum OpCode {

    BUSI_REQ((byte)0),
    BUSI_RESP((byte)1),
    PING((byte)3),
    PONG((byte)4);

    private byte code;

    private OpCode(byte code) {
        this.code=code;
    }

    public byte code(){
        return this.code;
    }
}

定义编解码器

分别定义对该消息协议的编解码器

MessageRecordEncoder

@Slf4j
public class MessageRecordEncoder extends MessageToByteEncoder {

    @Override
    protected void encode(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, MessageRecord record, ByteBuf byteBuf) throws Exception {
        log.info("===========开始编码Header部分===========");
        Header header=record.getHeader();
        byteBuf.writeLong(header.getSessionId()); //保存8个字节的sessionId
        byteBuf.writeByte(header.getType());  //写入1个字节的请求类型

        log.info("===========开始编码Body部分===========");
        Object body=record.getBody();
        if(body!=null){
            ByteArrayOutputStream bos=new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(bos);
            oos.writeObject(body);
            byte[] bytes=bos.toByteArray();
            byteBuf.writeInt(bytes.length); //写入消息体长度:占4个字节
            byteBuf.writeBytes(bytes); //写入消息体内容
        }else{
            byteBuf.writeInt(0); //写入消息长度占4个字节，长度为0
        }
    }
}

MessageRecordDecode

@Slf4j
public class MessageRecordDecode extends ByteToMessageDecoder {

    @Override
    protected void decode(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, ByteBuf byteBuf, List