73 Netty粘包与拆包与手写消息中间件

初始Netty
什么是Netty
Netty是一款基于NIO(Nonblocking I/O, 非阻塞Io )开发的网络通信框架,对比与BIO(Blocking I/o,阻塞Io)他的并发性能得到了很大的提高;
BIO 同步阻塞IO
NIO 同步非阻塞Io linux 操作系统内核
AIo 异步非阻塞IO linux 服务器内核支持不是很完善。

为什么需要使用Netty.

1,传统的NIO 的类库和APi 复杂,使用麻烦,需要熟练掌握Selector, serverSocketChannel,SocketChannel ,ByteBuffer等。
2,开发工作量和难度都非常大: 例如客户端面临断联重连,网络闪退,半包读写,网络拥塞和异常流的处理等等。
3, Netty对jdk 自带的NIO 的APi 进行了良好的封装,解决了上序的问题,且Netty拥有高性能,吞吐量高,延迟更低,减少资源消耗,最小化不必要的内存复制等优点。

为什么Netty 使用NIO 而不是AIo
原因: 在linux系统上,AIo 的底层仍然是使用EPOLL,与NIO相同,因此性能上没有明显的优势;windows的AIO 底层实现良好,但是Netty开发人员并没有把Windows作为主要使用平台考虑,
为啥要使用netty。
1,异步非阻塞通讯 aio
2,高效的线程模型
3,无锁化的设计
4,高性能序列化框架
5,零拷贝,内存池
6,灵活的TCp 协议参数设置。
Netty使用场景:
1,RPC 框架 Dubbo+ 动态代理设计模式
2, Rocketmq netty 数据结构模式
3,聊天室
4,游戏
5,Xxl-job分布式任务调度平台

TCP 协议粘包与拆包
产生背景:
1,要发送的数据小于TCP 发送缓冲区的大小,TCP 将多次写入缓冲区的数据一次发送出去。将会发生粘包。
2,将接收数据端的应用层没有及时读取缓冲区的数据将发生粘包;
3,要发送的数据大于TCP 发送缓冲区剩余空间大小,将会发生拆包
4,待发送数据大于MSS(最大报文长度),TCp在传输前将进行拆包。即tcp报文长度-Tcp 头部长度>MSS

MSS (最大报文段长度):
最大报文段长度(MSS)是TCP协议的一个选项,用于在TCP连接建立时,收发双方协商通信时每一个报文段所能承载的最大数据长度(不包括文段头)。

解决方案
实战操作
LineBasedFrameDecoder
LineBasedFrameDecoder的工作原理是它一次遍历ByteBuf中的可读字节,判断看是否有“\n”或者“\r\n”, 如果有,就以此位置为结束位置,从可读索引到结束位置区间的字节就组成了一行。它是以换行符为结束标志的解码器,支持携带结束符或者不携带结束符两种解码方式,同时支持配置单行的最大长度。如果连续读取到最大长度后仍然没有出现换行符,就会抛出异常,同时忽略掉之前读到的异常码流。
StringDecoder的功能非常简单,就是将接收到的对象转换成字符串,然后继续调用后面的Handler。LineBasedFrameDecoder+StringDecoder组合就是按行切换的文本解码器,它被设计用来支持TCP的粘包和拆包。

ch.pipeline().addLast( new LineBasedFrameDecoder(1024));
ch.pipeline().addLast( new StringDecoder());

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