本文由作者“大白菜”分享，有较多修订和改动。注意：本系列是给IM初学者的文章，IM老油条们还望海涵，勿喷！
1、引言
接上两篇《IM系统设计篇》、《编码实践篇（单聊功能）》，本篇主要讲解的是通过实战编码实现IM的群聊功能，内容涉及群聊技术实现原理、编码实践等知识。
学习交流：
- 移动端IM开发入门文章：《新手入门一篇就够：从零开发移动端IM》
- 开源IM框架源码：https://github.com/JackJiang2011/MobileIMSDK（备用地址点此）
（本文已同步发布于：http://www.52im.net/thread-3981-1-1.html）
2、写在前面
建议你在阅读本文之前，务必先读本系列的前两篇《IM系统设计篇》、《编码实践篇（单聊功能）》，在着重理解IM系统的理论设计思路之后，再来阅读实战代码则效果更好。
最后，在开始本文之前，请您务必提前了解Netty的相关基础知识，可从本系列首篇《IM系统设计篇》中的“知识准备”一章开始。
3、系列文章
本文是系列文章的第3篇，以下是系列目录：
- 《基于Netty，从零开发IM(一)：IM系统设计篇》
- 《基于Netty，从零开发IM(二)：编码实践篇（单聊功能）》
- 《基于Netty，从零开发IM(三)：编码实践篇（群聊功能）》（* 本文）
- 《基于Netty，从零开发IM(四)：编码实践篇（系统优化）》（稍后发布.. ）
4、本篇概述
在上篇《编码实践篇（单聊功能）》中，我们主要实现了IM的单聊功能，本节主要是实现IM群聊功能。
本篇涉及的群聊核心功能，大致如下所示：
- 1）登录：每个客户端连接服务端的时候，都需要输入自己的账号信息，以便和连接通道进行绑定；
- 2）创建群组：输入群组 ID 和群组名称进行创建群组。需要先根据群组 ID 进行校验，判断是否已经存在了；
- 3）查看群组：查看目前已经创建的群组列表；
- 4）加入群组：主要参数是群组 ID 和用户 ID，用户 ID 只需从 Channel 的绑定属性里面获取即。主要是判断群组 ID 是否存在，如果存在还需要判断该用户 ID 是否已经在群组里面了；
- 5）退出群组：主要是判断群组 ID 是否存在，如果存在则删除相应的关系；
- 6）查看组成员：根据群组 ID 去查询对应的成员列表；
- 7）群发消息：选择某个群进行消息发送，该群下的成员都能收到信息。主要判断群组 ID 是否存在，如果存在再去获取其对应的成员列表。
5、群聊原理
其实群聊和单聊，整体上原理是一样的，只是做了一下细节上的升级。
在首篇《IM系统设计篇》的“6、IM群聊思路设计”设计部分也做了详细的说明了。
群聊的大概流程就是：根据群组 ID 查找到所有的成员集合，然后再遍历找到每个成员对应的连接通道。
具体的群聊架构思路如下图：
如上图所示，群聊通讯流程技术原理如下：
- 1）群聊和单聊整体上的思路一致：需要保存每个用户和通道的对应关系，方便后期通过用户 ID 去查找到对应的通道，再跟进通道推送消息；
- 2）群聊把消息发送给群员的原理：其实很简单，服务端再保存另外一份映射关系，那就是聊天室和成员的映射关系。发送消息时，首先根据聊天室 ID 找到对应的所有成员，然后再跟进各个成员的 ID 去查找到对应的通道，最后由每个通道进行消息的发送；
- 3）群成员加入某个群聊聊的时候：往映射表新增一条记录，如果成员退群的时候则删除对应的映射记录。
6、运行效果
补充说明：因为本系列文章主要目的是引导IM初学者在基于Netty的情况下，如何一步一步从零写出IM的逻辑和思维能力，因而为了简化编码实现，本篇中编码实现的客户端都是基于控制台实现的（希望不要被嫌弃），因为理解技术的本质显然比炫酷的外在表现形式更为重要。
用户登录效果图：
群组操作效果图：
7、实体定义实战
7.1 服务端实体
服务端映射关系的管理，分别是：
- 1）登录信息（用户 ID 和通道）；
- 2）群组信息（群组 ID 和群组成员关系）。
主要通过两个 Map 去维护，具体如下：
public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();
private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();
}
//组和成员列表关系实体
@Data
public class Group implements Serializable {
private String groupName;
private List<GroupMember> members=new ArrayList<GroupMember>();
}
//成员和连接通道的关系实体
public class GroupMember implements Serializable {
private Integer userid;
private Channel channel;
}
7.2 实体和指令关系
我们准备好相应的实体，以及实体和指令的映射关系，具体如下所示：
private static Map<Byte, Class<? extends BaseBean>> map=new HashMap<Byte,Class<? extends BaseBean>>();
static{
//登录的请求和响应实体
map.put(1, LoginReqBean.class);
map.put(2, LoginResBean.class);
//创建群组的请求和响应实体
map.put(3, GroupCreateReqBean.class);
map.put(4, GroupCreateResBean.class);
//查看群组的请求和响应实体
map.put(5, GroupListReqBean.class);
map.put(6, GroupListResBean.class);
//加入群组的请求和响应实体
map.put(7,GroupAddReqBean.class);
map.put(8,GroupAddResBean.class);
//退出群组的请求和响应实体
map.put(9,GroupQuitReqBean.class);
map.put(10,GroupQuitResBean.class);
//查看成员列表的请求和响应实体
map.put(11,GroupMemberReqBean.class);
map.put(12,GroupMemberResBean.class);
//发送响应的实体（发送消息、发送响应、接受消息）
map.put(13,GroupSendMsgReqBean.class);
map.put(14,GroupSendMsgResBean.class);
map.put(15,GroupRecMsgBean.class);
}
通过下面这张图，能看的更清晰一些：
8、Handler定义实战
IM群聊功能的实现，我们需要两个两个业务 Handler：
- 1）分别是客户端（ClientChatGroupHandler）；
- 2）服务端（ServerChatGroupHandler）。
8.1 客户端 Handler
客户端 Handler，主要是通过判断实体类型来做不同的业务操作，当然也可以使用 SimpleChannelInboundHandler 去进行 Handler 拆分。
public class ClientChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
//在链接就绪时登录
login(ctx.channel());
}
//主要是“接受服务端”的响应信息
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
if(msg instanceof LoginResBean){
LoginResBean res=(LoginResBean) msg;
System.out.println("登录响应："+res.getMsg());
if(res.getStatus()==0){
//登录成功
//1.给通道绑定身份
ctx.channel().attr(AttributeKey.valueOf("userid")).set(res.getUserid());
//2.显示操作类型【请看下面】
deal(ctx.channel());
}else{
//登录失败，继续登录
login(ctx.channel());
}
}else if(msg instanceof GroupCreateResBean){
GroupCreateResBean res=(GroupCreateResBean)msg;
System.out.println("创建响应群组："+res.getMsg());
}else if(msg instanceofGroupListResBean){
GroupListResBean res=(GroupListResBean)msg;
System.out.println("查看群组列表："+res.getLists());
}elseif(msg instanceofGroupAddResBean){
GroupAddResBean res=(GroupAddResBean)msg;
System.out.println("加入群组响应："+res.getMsg());
}elseif(msg instanceof GroupQuitResBean){
GroupQuitResBean res=(GroupQuitResBean)msg;
System.out.println("退群群组响应："+res.getMsg());
}else if(msg instanceof GroupMemberResBean){
GroupMemberResBean res=(GroupMemberResBean)msg;
if(res.getCode()==1){
System.out.println("查看成员列表："+res.getMsg());
}else{
System.out.println("查看成员列表："+res.getLists());
}
}else if(msg instanceof GroupSendMsgResBean){
GroupSendMsgResBean res=(GroupSendMsgResBean)msg;
System.out.println("群发消息响应："+res.getMsg());
}else if(msg instanceof GroupRecMsgBean){
GroupRecMsgBean res=(GroupRecMsgBean)msg;
System.out.println("收到消息fromuserid="+
res.getFromuserid()+
",msg="+res.getMsg());
}
}
}
通过子线程循环向输出控制台输出操作类型的方法，以下方法目前都是空方法，下面将详细讲解。
private void deal(final Channel channel){
final Scanner scanner=new Scanner(System.in);
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
while(true){
System.out.println("请选择类型：0创建群组，1查看群组，2加入群组，3退出群组，4查看群成员，5群发消息");
int type=scanner.nextInt();
switch(type){
case 0:
createGroup(scanner,channel);
break;
case 1:
listGroup(scanner,channel);
break;
case 2:
addGroup(scanner,channel);
break;
case 3:
quitGroup(scanner,channel);
break;
case 4:
listMembers(scanner,channel);
break;
case 5:
sendMsgToGroup(scanner,channel);
break;
default:
System.out.println("输入的类型不存在!");
}
}
}
}).start();
}
8.2 服务端 Handler
服务端 Handler，主要是通过判断实体类型来做不同的业务操作，当然也可以使用 SimpleChannelInboundHandler 去进行 Handler 拆分。
以下方法目前都是空方法，下面将详细讲解。
public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();
private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
if(msg instanceof LoginReqBean) {
//登录
login((LoginReqBean) msg, ctx.channel());
}else if(msg instanceof GroupCreateReqBean){
//创建群组
createGroup((GroupCreateReqBean)msg,ctx.channel());
}else if(msg instanceof GroupListReqBean){
//查看群组列表
listGroup((GroupListReqBean)msg,ctx.channel());
}else if(msg instanceof GroupAddReqBean){
//加入群组
addGroup((GroupAddReqBean)msg,ctx.channel());
}else if(msg instanceof GroupQuitReqBean){
//退出群组
quitGroup((GroupQuitReqBean)msg,ctx.channel());
}else if(msg instanceof GroupMemberReqBean){
//查看成员列表
listMember((GroupMemberReqBean)msg,ctx.channel());
}else if(msg instanceof GroupSendMsgReqBean){
//消息发送
sendMsg((GroupSendMsgReqBean) msg,ctx.channel());
}
}
}
9、具体功能编码实战
9.1 创建群组
客户端请求：
private void createGroup(Scanner scanner,Channel channel){
System.out.println("请输入群组ID");
Integer groupId=scanner.nextInt();
System.out.println("请输入群组名称");
String groupName=scanner.next();
GroupCreateReqBean bean=new GroupCreateReqBean();
bean.setGroupId(groupId);
bean.setGroupName(groupName);
channel.writeAndFlush(bean);
}
服务端处理：
public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();
private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();
private void createGroup(GroupCreateReqBean bean,Channel channel){
//定义一个响应实体
GroupCreateResBean res=new GroupCreateResBean();
//查询groups是否已经存在
Group group=groups.get(bean.getGroupId());
//判断是否已经存在
if(group==null){
//定义群组实体
Group g=new Group();
//定义一个集合，专门存储成员
List<GroupMember> members=new ArrayList<GroupMember>();
//属性赋值
g.setGroupName(bean.getGroupName());
g.setMembers(members);
//添加到Map里面
groups.put(bean.getGroupId(),g);
//响应信息
res.setCode(0);
res.setMsg("创建群组成功");
}else{
res.setCode(1);
res.setMsg("该群组已经存在!");
}
channel.writeAndFlush(res);
}
}
9.2 查看群组
客户端请求：
private void listGroup(Scanner scanner,Channel channel){
GroupListReqBean bean=new GroupListReqBean();
bean.setType("list");
channel.writeAndFlush(bean);
}
服务端处理：
public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();
private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();
private void listGroup(GroupListReqBean bean,Channel channel){
if("list".equals(bean.getType())){
//定义一个响应实体
GroupListResBean res=new GroupListResBean();
//定义一个集合
List<GroupInfo> lists=new ArrayList<GroupInfo>();
//变量groups Map集合
for(Map.Entry<Integer, Group> entry : groups.entrySet()){
Integer mapKey = entry.getKey();
Group mapValue = entry.getValue();
GroupInfo gi=new GroupInfo();
gi.setGroupId(mapKey);
gi.setGroupName(mapValue.getGroupName());
lists.add(gi);
}
//把集合添加到响应实体里面
res.setLists(lists);
//开始写到客户端
channel.writeAndFlush(res);
}
}
}
9.3 加入群组
客户端请求：
private void addGroup(Scanner scanner,Channel channel){
System.out.println("请输入加入的群组ID");
int groupId=scanner.nextInt();
Integer userId=(Integer) channel.attr(AttributeKey.valueOf("userid")).get();
GroupAddReqBean bean=new GroupAddReqBean();
bean.setUserId(userId);
bean.setGroupId(groupId);
channel.writeAndFlush(bean);
}
服务端处理：
public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();
private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();
private void addGroup(GroupAddReqBean bean,Channel channel){
GroupAddResBean res=new GroupAddResBean();
//1.根据“群组ID”获取对应的“组信息”
Group group=groups.get(bean.getGroupId());
//2.“群组”不存在
if(group==null){
res.setCode(1);
res.setMsg("groupId="+bean.getGroupId()+",不存在!");
channel.writeAndFlush(res);
return;
}
//3.“群组”存在，则获取其底下的“成员集合”
List<GroupMember> members=group.getMembers();
boolean flag=false;
//4.遍历集合，判断“用户”是否已经存在了
for(GroupMember gm:members){
if(gm.getUserid()==bean.getUserId()){
flag=true;
break;
}
}
if(flag){
res.setCode(1);
res.setMsg("已经在群组里面,无法再次加入!");
}else{
//1.用户信息
GroupMember gm=new GroupMember();
gm.setUserid(bean.getUserId());
gm.setChannel(channel);
//2.添加到集合里面
members.add(gm);
//3.给“群组”重新赋值
group.setMembers(members);
res.setCode(0);
res.setMsg("加入群组成功");
}
channel.writeAndFlush(res);
}
}
9.4 退出群组
客户端请求：
private void quitGroup(Scanner scanner,Channel channel){
System.out.println("请输入退出的群组ID");
int groupId=scanner.nextInt();
Integer userId=(Integer) channel.attr(AttributeKey.valueOf("userid")).get();
GroupQuitReqBean bean=new GroupQuitReqBean();
bean.setUserId(userId);
bean.setGroupId(groupId);
channel.writeAndFlush(bean);
}
服务端处理：
public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();
private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();
private void quitGroup(GroupQuitReqBean bean,Channel channel){
GroupQuitResBean res=new GroupQuitResBean();
//1.根据“群组ID”获取对应的“组信息”
Group group=groups.get(bean.getGroupId());
if(group==null){
//2.群组不存在
res.setCode(1);
res.setMsg("groupId="+bean.getGroupId()+",不存在!");
channel.writeAndFlush(res);
return;
}
//3.群组存在，则获取其底下“成员集合”
List<GroupMember> members=group.getMembers();
//4.遍历集合，找到“当前用户”在集合的序号
int index=-1;
for(inti=0;i<members.size();i++){
if(members.get(i).getUserid()==bean.getUserId()){
index=i;
break;
}
}
//5.如果序号等于-1，则表示“当前用户”不存在集合里面
if(index==-1){
res.setCode(1);
res.setMsg("userid="+bean.getUserId()+",不存在该群组里面!");
channel.writeAndFlush(res);
return;
}
//6.从集合里面删除“当前用户”
members.remove(index);
//7.给“群组”的“成员列表”重新赋值
group.setMembers(members);
res.setCode(0);
res.setMsg("退出群组成功");
channel.writeAndFlush(res);
}
}
9.5 查看群组成员
客户端请求：
private void listMembers(Scanner scanner,Channel channel){
System.out.println("请输入群组ID：");
int groupId=scanner.nextInt();
GroupMemberReqBean bean=new GroupMemberReqBean();
bean.setGroupId(groupId);
channel.writeAndFlush(bean);
}
服务端处理：
public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();
private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();
private void listMember(GroupMemberReqBean bean,Channel channel){
GroupMemberResBean res=new GroupMemberResBean();
List<Integer> lists=new ArrayList<Integer>();
//1.根据“群组ID”获取对应的“组信息”
Group group=groups.get(bean.getGroupId());
if(group==null){
//2.查询的群组不存在
res.setCode(1);
res.setMsg("groupId="+bean.getGroupId()+",不存在!");
channel.writeAndFlush(res);
}else{
//3.群组存在，则变量其底层的成员
for(Map.Entry<Integer, Group> entry : groups.entrySet()){
Group g = entry.getValue();
List<GroupMember> members=g.getMembers();
for(GroupMember gm:members){
lists.add(gm.getUserid());
}
}
res.setCode(0);
res.setMsg("查询成功");
res.setLists(lists);
channel.writeAndFlush(res);
}
}
}
9.6 群发消息
客户端请求：
private void sendMsgToGroup(Scanner scanner,Channel channel){
System.out.println("请输入群组ID：");
int groupId=scanner.nextInt();
System.out.println("请输入发送消息内容：");
String msg=scanner.next();
Integer userId=(Integer) channel.attr(AttributeKey.valueOf("userid")).get();
GroupSendMsgReqBean bean=new GroupSendMsgReqBean();
bean.setFromuserid(userId);
bean.setTogroupid(groupId);
bean.setMsg(msg);
channel.writeAndFlush(bean);
}
服务端处理：
public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();
private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();
privatevoidsendMsg(GroupSendMsgReqBean bean,Channel channel){
GroupSendMsgResBean res=new GroupSendMsgResBean();
//1.根据“群组ID”获取对应的“组信息”
Group group=groups.get(bean.getTogroupid());
//2.给“发送人”响应，通知其发送的消息是否成功
if(group==null){
res.setCode(1);
res.setMsg("groupId="+bean.getTogroupid()+",不存在!");
channel.writeAndFlush(res);
return;
}else{
res.setCode(0);
res.setMsg("群发消息成功");
channel.writeAndFlush(res);
}
//3.根据“组”下面的“成员”，变量并且逐个推送消息
List<GroupMember> members=group.getMembers();
for(GroupMember gm:members){
GroupRecMsgBean rec=new GroupRecMsgBean();
rec.setFromuserid(bean.getFromuserid());
rec.setMsg(bean.getMsg());
gm.getChannel().writeAndFlush(rec);
}
}
}
10、本篇小结
本篇中涉及的功能点稍微有点多，主要是实现了群聊的几个核心功能，分别是：创建群组、查看群组列表、加入群组、退出群组、查看成员列表、群发消息。
这些功能经过拆解，看起来就不是那么复杂了，希望大家都可以亲自动手实现一遍，加深理解，提高学习效果。
实际上，真正的产品级IM中，群聊涉及的技术细节是非常多的，有兴趣可以详读下面这几篇：
- IM群聊消息如此复杂，如何保证不丢不重？
- 移动端IM中大规模群消息的推送如何保证效率、实时性？
- 关于IM即时通讯群聊消息的乱序问题讨论
- IM群聊消息究竟是存1份(即扩散读)还是存多份(即扩散写)？
- 一套高可用、易伸缩、高并发的IM群聊、单聊架构方案设计实践
- 网易云信技术分享：IM中的万人群聊技术方案实践总结
- 阿里电商IM消息平台，在群聊、直播场景下的技术实践
- 企业微信的IM架构设计揭秘：消息模型、万人群、已读回执、消息撤回等
- 融云IM技术分享：万人群聊消息投递方案的思考和实践
11、参考资料
[2] 自已开发IM很难？手把手教你撸一个Andriod版IM
[10] 基于Netty，搭建高性能IM集群（含技术思路+源码）
[11] SpringBoot集成开源IM框架MobileIMSDK，实现即时通讯IM聊天功能
（本文已同步发布于：http://www.52im.net/thread-3981-1-1.html）
