使用Netty进行编解码的操作过程详解

前言

何为编解码，通俗的来说，我们需要将一串文本信息从A发送到B并且将这段文本进行加工处理，如：A将信息文本信息编码为2进制信息进行传输。B接受到的消息是一串2进制信息，需要将其解码为文本信息才能正常进行处理。

上章我们介绍的Netty如何解决拆包和粘包问题，就是运用了解码的这一功能。

java默认的序列化机制

使用Netty大多是java程序猿，我们基于一切都是对象的原则，经常会将对象进行网络传输，那么对于序列化操作肯定大家都是非常熟悉的。

一个对象是不能直接进行网络I/O传输的，jdk默认是将对象转换为可存储的字节数组来进行网络操作。基于JDK默认的序列化机制可以避免操作底层的字节数组，从而提升开发效率。

jdk默认的序列化机制虽然能给程序猿带来极大的方便，但是它也带来了许多问题：

• 无法跨语言。
• 序列化后的码流太大，会给网络传输带来极大的开销。
• 序列化的性能太低，对于高性能的网络架构是极其不友好的。

主流的编解码框架

• Google的Protobuf。
• Facebok的Thrift。
• Jboss Marshalling
• MessagePack

这几类编解码框架都有各自的特点，有兴趣的童鞋可以自己对其进行研究。

我们这里主要对MessagePack进行讲解。

MessagePack简介

MessagePack是一个高效的二进制序列化框架，它像JSON一样支持不同的语言间的数据交换，并且它的性能更快，序列化之后的码流也更小。

它的特点如下：

• 编解码高效，性能高
• 序列化之后的码流小，利于网络传输或存储
• 支持跨语言

MessagePack Java Api的使用

首先导包

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.msgpack/msgpack -->
<dependency>
  <groupId>org.msgpack</groupId>
  <artifactId>msgpack</artifactId>
  <version>0.6.12</version>
</dependency>

使用API进行编码和解码

List<String> nameList = new ArrayList<String>();
nameList.add("Tom");
nameList.add("Jack");
MessagePack messagePack = new MessagePack();
//开始序列化
byte[] raw = messagePack.write(nameList);
//使用MessagePack的模版，来接序列化后的字节数组转换为List
List<String> deNameList = messagePack.read(raw,Templates.tList(Templates.TString));
System.out.println(deNameList.get(0));
System.out.println(deNameList.get(1));
System.out.println(deNameList.get(2));

Netty中如何使用MessagePack

编码器的实现

public class MsgpackEncoder extends MessageToByteEncoder {

  @Override
  protected void encode(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ByteBuf out) throws Exception {
    MessagePack msgpack = new MessagePack();
    //使用MessagePack对要发送的数据进行序列化
    byte[] raw = msgpack.write(msg);
    out.writeBytes(raw);

  }

}

解码器的实现

public class MsgpackDecoder extends MessageToMessageDecoder<ByteBuf> {

  @Override
  protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf msg, List<Object> out) throws Exception {
    //从msg中获取需要解码的byte数组
    final int length = msg.readableBytes();
    byte[] b = new byte[length];
    msg.getBytes(msg.readerIndex(), b,0,length);
    //使用MessagePack的read方法将其反序列化成Object对象，并加入到解码列表out中
    MessagePack msgpack = new MessagePack();
    out.add(msgpack.read(b));
  }

}

实现该编码器和解码器的Netty服务端

public class NettyServer {
  public void bind(int port) throws Exception {
    EventLoopGroup bossGruop = new NioEventLoopGroup();
    EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();
    ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
    bootstrap.group(bossGruop, workGroup)
        .channel(NioServerSocketChannel.class)
        .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)
        .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
          @Override
          protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
            // TODO Auto-generated method stub
            socketChannel.pipeline()
             //添加支持粘包、拆包解码器，意义：从头两个字节解析出数据的长度，并且长度不超过1024个字节
            .addLast("frameDecoder",new LengthFieldBasedFrameDecoder(1024, 0, 2,0,2))
             //反序列化解码器
            .addLast("msgpack decoder",new MsgpackDecoder())
             //添加支持粘包、拆包编码器，发送的每个数据都在头部增加两个字节表消息长度
            .addLast("frameEncoder",new LengthFieldPrepender(2))
             //序列化编码器
            .addLast("msgpack encoder",new MsgpackEncoder()
             //后续自己的业务逻辑
            .addLast(new ServerHandler());
          }
        });
    try {
      ChannelFuture future = bootstrap.bind(port).sync();
      future.channel().closeFuture().sync();
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    } finally {
      bossGruop.shutdownGracefully();
      workGroup.shutdownGracefully();
    }
  }
}  

实现该编码器和解码器的Netty客户端

public class NettyClient {
  private void bind(int port, String host) {
    EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
    Bootstrap b = new Bootstrap();
    b.group(group)
        .channel(NioSocketChannel.class)
        .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
        .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>(){
          @Override
          protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
            // TODO Auto-generated method stub
            socketChannel.pipeline()
            .addLast("frameDecoder", new LengthFieldBasedFrameDecoder(1024, 0, 2, 0, 2))
            .addLast("msgpack decoder", new MsgpackDecoder())
            .addLast("frameEncoder", new LengthFieldPrepender(2))
            .addLast("msgpack encoder", new MsgpackEncoder())
            .addLast(new ClientHandler());
          }
        });
    try {
      ChannelFuture f = b.connect(host, port).sync();
      f.channel().closeFuture().sync();
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    } finally {
      group.shutdownGracefully();
    }
  }
}

可以看出客户端的代码与服务端基本相同，所以啊，如果能熟练掌握Netty，今后在自己的项目中运用上定制化编解码的传输，将会是一件十分简单的活路。

总结

无论是之前解决粘包拆包问题，还是这里的使用序列化框架来进行编解码。我相信读者学习到这里，对于Netty的使用都有了较为全面的了解。其实Netty帮我们解决了很多底层棘手问题，如客户端断连、句柄泄漏和消息丢失等等。所以我们才能十分简单开发出一个稳定的网络通讯项目。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。