(十)Netty进阶篇：漫谈网络粘包、半包问题、解码器与长连接、心跳机制实战

引言

   在前面关于《Netty入门篇》的文章中，咱们已经初步对Netty这个著名的网络框架有了认知，本章的目的则是承接上文，再对Netty中的一些进阶知识进行阐述，毕竟前面的内容中，仅阐述了一些Netty的核心组件，想要真正掌握Netty框架，对于它我们应该具备更为全面的认知。

一、Netty中的粘包半包问题

   实际上粘包、半包问题，并不仅仅只在Netty中存在，但凡基于TCP协议构建的网络组件，基本都需要面临这两个问题，对于粘包问题，在之前关于《计算机网络与协议簇-TCP沾包》中也曾讲到过：

但当时我写成了沾包，但实际上专业的术语解释为：粘包，这里我纠正一下，接着再简单说清楚粘包和半包的问题：

粘包：这种现象就如同其名，指通信双方中的一端发送了多个数据包，但在另一端则被读取成了一个数据包，比如客户端发送123、ABC两个数据包，但服务端却收成的却是123ABC这一个数据包。造成这个问题的本质原因，在前面TCP的章节中讲过，这主要是因为TPC为了优化传输效率，将多个小包合并成一个大包发送，同时多个小包之间没有界限分割造成的。

半包：指通信双方中的一端发送一个大的数据包，但在另一端被读取成了多个数据包，例如客户端向服务端发送了一个数据包：ABCDEFGXYZ，而服务端则读取成了ABCEFG、XYZ两个包，这两个包实际上都是一个数据包中的一部分，这个现象则被称之为半包问题（产生这种现象的原因在于：接收方的数据接收缓冲区过小导致的）。

上述提到的这两种网络通信的问题具体该如何解决，这点咱们放到后面再细说，先来看看Netty中的沾包和半包问题。

1.1、Netty的粘包、半包问题演示

   这里也就不多说废话了，结合《Netty入门篇》的知识，快速搭建出一个服务端、客户端的通信案例，如下：

// 演示数据粘包问题的服务端
public class AdhesivePackageServer {
   
   

    public static void main(String[] args) {
   
   
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        ServerBootstrap server = new ServerBootstrap();

        server.group(group);
        server.channel(NioServerSocketChannel.class);
        server.childHandler(new ServerInitializer());

        server.bind("127.0.0.1",8888);
    }
}

// 演示粘包、半包问题的通用初始化器
public class ServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
   
   
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
   
   
        socketChannel.pipeline().addLast(new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG));
        socketChannel.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {
   
   
            // 数据就绪事件：当收到客户端数据时会读取通道内的数据
            @Override
            public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx)
                    throws Exception {
   
   
                // 在这里直接输出通道内的数据信息
                System.out.println(ctx.channel());
                super.channelReadComplete(ctx);
            }
        });
    }
}

// 演示数据粘包问题的客户端
public class AdhesivePackageClient {
   
   

    public static void main(String[] args) {
   
   
        EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
        Bootstrap client = new Bootstrap();
        try {
   
   
            client.group(worker);
            client.channel(NioSocketChannel.class);
            client.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
   
   
                @Override
                protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
   
   
                    ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {
   
   
                        // 在通道准备就绪后会触发的事件
                        @Override
                        public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) 
                                                            throws Exception {
   
   
                            // 向服务端发送十次数据，每次发送一个字节！
                            for (int i = 0; i < 10; i++) {
   
   
                                System.out.println("正在向服务端发送第"+ 
                                                        i +"次数据......");
                                ByteBuf buffer = ctx.alloc().buffer(1);
                                buffer.writeBytes(new byte[]{
   
   (byte) i});
                                ctx.writeAndFlush(buffer);
                            }
                        }
                    });
                }
            });
            client.connect("127.0.0.1", 8888).sync();
        } catch (Exception e){
   
   
            e.printStackTrace();
        } finally {
   
   
            worker.shutdownGracefully();
        }
    }
}

这个案例中的代码也并不难理解，客户端的代码中，会向服务端发送十次数据，而服务端仅仅只做了数据读取的动作而已，接着来看看运行结果：

从运行结果中可明显观测到，客户端发送的十个1Bytes的数据包，在服务端直接被合并成了一个10Bytes的数据包，这显然就是粘包的现象，接着再来看看半包的问题，代码如下：

// 演示半包问题的服务端
public class HalfPackageServer {
   
   

    public static void main(String[] args) {
   
   
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        ServerBootstrap server = new ServerBootstrap();

        server.group(group);
        server.channel(NioServerSocketChannel.class);
        // 调整服务端的接收窗口大小为四字节
        server.option(ChannelOption.SO_RCVBUF,4);
        server.childHandler(new ServerInitializer());
        server.bind("127.0.0.1",8888);
    }
}

// 演示半包问题的客户端
public class HalfPackageClient {
   
   
    public static void main(String[] args) {
   
   
        EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
        Bootstrap client = new Bootstrap();
        try {
   
   
            client.group(worker);
            client.channel(NioSocketChannel.class);
            client.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
   
   
                @Override
                protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
   
   
                    ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {
   
   
                        // 在通道准备就绪后会触发的事件
                        @Override
                        public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx)
                                throws Exception {
   
   
                            // 向服务端发送十次数据，每次发送十个字节！
                            for (int i = 0; i < 10; i++) {
   
   
                                ByteBuf buffer = ctx.alloc().buffer();
                                buffer.writeBytes(new byte[]
                                        {
   
   'a','b','c','d','e','f','g','x','y','z'});
                                ctx.writeAndFlush(buffer);
                            }
                        }
                    });
                }
            });
            client.connect("127.0.0.1", 8888).sync();
        } catch (Exception e){
   
   
            e.printStackTrace();
        } finally {
   
   
            worker.shutdownGracefully();
        }
    }
}-

上面的代码中，客户端向服务端发送了十次数据，每次数据会发送10个字节，而在服务端多加了下述这行代码：

server.option(ChannelOption.SO_RCVBUF,4);

这行代码的作用是调整服务端的接收窗口大小为四字节，因为默认的接收窗口较大，客户端需要一次性发送大量数据才能演示出半包现象，这里为了便于演示，因此将接收窗口调小，运行结果如下：

从上述运行结果中，也能够明显观察到半包现象，客户端发送的十个数据包，每个包中的数据都为10字节，但服务端中，接收到的数据显然并不符合预期，尤其是第三个数据包，是一个不折不扣的半包现象。

1.2、粘包、半包问题的产生原因

前面简单聊了一下粘包、半包问题，但这些问题究竟是什么原因导致的呢？对于这点前面并未深入探讨，这里来做统一讲解，想要弄明白粘包、半包问题的产生原因，这还得说回TCP协议，大家还记得之前说过的TCP-滑动窗口嘛？

1.2.1、TCP协议的滑动窗口

由于TCP是一种可靠性传输协议，所以在网络通信过程中，会采用一问一答的形式，也就是一端发送数据后，必须得到另一端返回ACK响应后，才会继续发送后续的数据。但这种一问一答的同步方式，显然会十分影响数据的传输效率。

TCP协议为了解决传输效率的问题，引入了一种名为滑动窗口的技术，也就是在发送方和接收方上各有一个缓冲区，这个缓冲区被称为“窗口”，假设发送方的窗口大小为100KB，那么发送端的前100KB数据，无需等待接收端返回ACK，可以一直发送，直到发满100KB数据为止。

如果发送端在发送前100KB数据时，接收端返回了某个数据包的ACK，那此时发送端的窗口会一直向下滑动，比如最初窗口范围是0~100KB，收到ACK后会滑动到20~120KB、120~220KB....（实际上窗口的大小、范围，TCP会根据网络拥塞程度、ACK响应时间等情况来自动调整）。

同时，除开发送方有窗口外，接收方也会有一个窗口，接收方只会读取窗口范围之内的数据，如果超出窗口范围的数据并不会读取，这也就意味着不会对窗口之外的数据包返回ACK，所以发送方在未收到ACK时，对应的窗口会停止向后滑动，并在一定时间后对未返回ACK的数据进行重发。

对于TCP的滑动窗口，发送方的窗口起到优化传输效率的作用，而接收端的窗口起到流量控制的作用。

1.2.2、传输层的MSS与链路层的MTU

理解了滑动窗口的概念后，接着来说说MSS、MTU这两个概念，MSS是传输层的最大报文长度限制，而MTU则是链路层的最大数据包大小限制，一般MTU会限制MSS，比如MTU=1500，那么MSS最大只能为1500减去报文头长度，以TCP协议为例，MSS最大为1500-40=1460。

为什么需要这个限制呢？这是由于网络设备硬件导致的，比如任意类型的网卡，不可能让一个数据包无限增长，因为网卡会有带宽限制，比如一次性传输一个1GB的数据包，如果不限制大小直接发送，这会导致网络出现堵塞，并且超出网络硬件设备单次传输的最大限制。

所以当一个数据包，超出MSS大小时，TCP协议会自动切割这个数据包，将该数据包拆分成一个个的小包，然后分批次进行传输，从而实现大文件的传输。

1.2.3、TCP协议的Nagle算法

基于MSS最大报文限制，可以实现大文件的切割并分批发送，但在网络通信中，还有另一种特殊情况，即是极小的数据包传输，因为TCP的报文头默认会有40个字节，如果数据只有1字节，那加上报文头依旧会产生一个41字节的数据包。

如果这种体积较小的数据包在传输中经常出现，这定然会导致网络资源的浪费，毕竟数据包中只有1字节是数据，另外40个字节是报文头，如果出现1W个这样的数据包，也就意味着会产生400MB的报文头，但实际数据只占10MB，这显然是不妥当的。

正是由于上述原因，因此TCP协议中引入了一种名为Nagle的算法，如若连续几次发送的数据都很小，TCP会根据算法把多个数据合并成一个包发出，从而优化网络传输的效率，并且减少对资源的占用。

1.2.4、应用层的接收缓冲区和发送缓冲区

对于操作系统的IO函数而言，网络数据不管是发送也好，还是接收也罢，并不会采用“复制”的方式工作，比如现在想要传输一个10MB的数据，不可能直接将这个数据一次性拷贝到缓冲区内，而是一个一个字节进行传输，举个例子：

假设现在要发送ABCDEFGXYZ....这组数据，IO函数会挨个将每个字节放到发送缓冲区中，会呈现A、B、C、D、E、F....这个顺序挨个写入，而接收方依旧如此，读取数据时也会一个个字节读取，以A、B、C、D、E、F....这个顺序读取一个数据包中的数据（实际情况会复杂一些，可能会按一定单位操作数据，而并不是以单个字节作为单位）。

而应用程序为了发送/接收数据，通常都需要具备两个缓冲区，即所说的接收缓冲区和发送缓冲区，一个用来暂存要发送的数据，另一个则用来暂存接收到的数据，同时这两个缓冲区的大小，可自行调整其大小（Netty默认的接收/发送缓冲区大小为1024KB）。

1.2.5、粘包、半包问题的产生原因

理解了上述几个概念后，接着再来看看粘包和半包就容易很多了，粘包和半包问题，可能会由多方面因素导致，如下：

• 粘包：发送12345、ABCDE两个数据包，被接收成12345ABCDE一个数据包，多个包粘在一起。
  • 应用层：接收方的接收缓冲区太大，导致读取多个数据包一起输出。
  • TCP滑动窗口：接收方窗口较大，导致发送方发出多个数据包，处理不及时造成粘包。
  • Nagle算法：由于发送方的数据包体积过小，导致多个数据包合并成一个包发送。
• 半包：发送12345ABCDE一个数据包，被接收成12345、ABCDE两个数据包，一个包拆成多个。
  • 应用层：接收方缓冲区太小，无法存方发送方的单个数据包，因此拆开读取。
  • 滑动窗口：接收方的窗口太小，无法一次性放下完整数据包，只能读取其中一部分。
  • MSS限制：发送方的数据包超过MSS限制，被拆分为多个数据包发送。

上述即是出现粘包、半包问题的根本原因，更多的是由于TCP协议造成的，所以想要解决这两个问题，就得自己重写底层的TCP协议，这对于咱们而言并不现实，毕竟TCP/IP协议栈，基本涵盖各式各样的网络设备，想要从根源上解决粘包、半包问题，重写协议后还得替换掉所有网络设备内部的TCP实现，目前世界上没有任何一个组织、企业、个人具备这样的影响力。

1.3、粘包、半包问题的解决方案

既然无法在底层从根源上解决问题，那此时可以换个思路，也就是从应用层出发，粘包、半包问题都是由于数据包与包之间，没有边界分割导致的，那想要解决这样的问题，发送方可以在每个数据包的尾部，自己拼接一个特殊分隔符，接收方读取到数据时，再根据对应的分隔符读取数据即可。

对于其他的一些网络编程的技术栈，咱们不做过多延伸，重点来聊一聊Netty中的粘包、半包问题该如何解决呢？其实这也并不需要自己动手解决，因为Netty内部早已内置了相关实现，毕竟我们能想到的问题，框架的设计者也早已料到，接着一起来看看Netty的解决方案吧。

1.3.1、使用短连接解决粘包问题

对于短连接大家应该都不陌生，HTTP/1.0版本中，默认使用的就是TCP短连接，这是指客户端在发送一次数据后，就会立马断开与服务端的网络连接，在客户端断开连接后，服务端会收到一个-1的状态码，而咱们可以用这个作为消息（数据）的边界，以此区分不同的数据包，如下：

// 演示通过短连接解决粘包问题的服务端
public class AdhesivePackageServer {
   
   

    public static void main(String[] args) {
   
   
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        ServerBootstrap server = new ServerBootstrap();

        server.group(group);
        server.channel(NioServerSocketChannel.class);
        server.childHandler(new ServerInitializer());

        server.bind("127.0.0.1",8888);
    }
}

// 演示通过短连接解决粘包问题的客户端
public class Client {
   
   

    public static void main(String[] args) {
   
   
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
   
   
            sendData();
        }
    }

    private static void sendData(){
   
   
        EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
        Bootstrap client = new Bootstrap();
        try {
   
   
            client.group(worker);
            client.channel(NioSocketChannel.class);
            client.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
   
   
                @Override
                protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
   
   
                    ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {
   
   
                        // 在通道准备就绪后会触发的事件
                        @Override
                        public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx)
                                throws Exception {
   
   
                            // 向服务端发送一个20字节的数据包，然后断开连接
                            ByteBuf buffer = ctx.alloc().buffer(1);
                            buffer.writeBytes(new byte[]
                                        {
   
   '0','1','2','3','4',
                                        '5','6','7','8','9',
                                        'A','B','C','D','E',
                                        'M','N','X','Y','Z'});
                            ctx.writeAndFlush(buffer);
                            ctx.channel().close();
                        }
                    });
                }
            });
            client.connect("127.0.0.1", 8888).sync();
        } catch (Exception e){
   
   
            e.printStackTrace();
        } finally {
   
   
            worker.shutdownGracefully();
        }
    }
}

服务端的代码，依旧用之前演示粘包问题的AdhesivePackageServer，上述只对客户端的代码进行了改造，主要是将创建客户端连接、发送数据的代码抽象成了一个方法，然后在循环内部调用该方法，运行结果如下：

从运行结果中可以看出，发送的3个数据包，都未出现粘包问题，每个数据包之间都是独立分割的。但这种方式解决粘包问题，实际上属于一种“投机取巧”的方案，毕竟每个数据包都采用新的连接发送，在操作系统级别来看，每个数据包都源自于不同的网络套接字，自然会分开读取。

但这种方式无法解决半包问题，例如这里咱们将服务端的接收缓冲区调小：

// 演示半包问题的服务端
public class HalfPackageServer {
   
   

    public static void main(String[] args) {
   
   
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        ServerBootstrap server = new ServerBootstrap();

        server.group(group);
        server.channel(NioServerSocketChannel.class);
        // 调整服务端的接收缓冲区大小为16字节（最小为16，无法设置更小）
        server.childOption(ChannelOption.RCVBUF_ALLOCATOR,
                new AdaptiveRecvByteBufAllocator(16,16,16));
        server.childHandler(new ServerInitializer());
        server.bind("127.0.0.1",8888);
    }
}

然后再启动这个服务端，接着再启动前面的客户端，效果如下：

从结果中依旧会发现，多个数据包之间还是发生了半包问题，因为服务端的接收缓冲区一次性最大只能存下16Bytes数据，所以客户端每次发送20Bytes数据，无法全部存入缓冲区，最终就出现了一个数据包被拆成多个包读取。

正由于短连接这种方式，无法很好的解决半包问题，所以一般线上除开特殊场景外，否则不会使用短连接这种形式来单独解决粘包问题，接着看看Netty中提供的一些解决方案。

1.3.2、定长帧解码器

前面聊到的短连接方式，解决粘包问题的思路属于投机取巧行为，同时也需要频繁的建立/断开连接，这无论是从资源利用率、还是程序执行的效率上来说，都并不妥当，而Netty中提供了一系列解决粘包、半包问题的实现类，即Netty的帧解码器，先来看看定长帧解码器，案例如下：

// 通过定长帧解码器解决粘包、半包问题的演示类
public class FixedLengthFrameDecoderDemo {
   
   

    public static void main(String[] args) {
   
   
        // 通过Netty提供的测试通道来代替服务端、客户端
        EmbeddedChannel channel = new EmbeddedChannel(
                // 添加一个定长帧解码器（每条数据以8字节为单位拆包）
                new FixedLengthFrameDecoder(8),
                new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG)
        );

        // 调用三次发送数据的方法（等价于向服务端发送三次数据）
        sendData(channel,"ABCDEGF",8);
        sendData(channel,"XYZ",8);
        sendData(channel,"12345678",8);
    }

    private static void sendData(EmbeddedChannel channel, String data, int len){
   
   
        //  获取发送数据的字节长度
        byte[] bytes = data.getBytes();
        int dataLength = bytes.length;

        // 根据固定长度补齐要发送的数据
        String alignString = "";
        if (dataLength < len){
   
   
            int alignLength = len - bytes.length;
            for (int i = 1; i <= alignLength; i++) {
   
   
                alignString = alignString + "*";
            }
        }

        // 拼接上补齐字符，得到最终要发送的消息数据
        String msg = data + alignString;
        byte[] msgBytes = msg.getBytes();

        // 构建缓冲区，通过channel发送数据
        ByteBuf buffer = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer(8);
        buffer.writeBytes(msgBytes);
        channel.writeInbound(buffer);
    }
}

注意看上述这个案例，在其中就并未搭建服务端、客户端了，而是采用EmbeddedChannel对象来测试，这个通道是Netty提供的测试通道，可以基于它来快速搭建测试用例，上述中的：

new EmbeddedChannel(
    new FixedLengthFrameDecoder(8),
    new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG)
);

这段代码，就类似于之前在服务端的pipeline添加处理器的过程，等价于下述这段代码：

socketChannel.pipeline().addLast(new FixedLengthFrameDecoder(8));
socketChannel.pipeline().addLast(new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG));

理解了EmbeddedChannel后，接着先来看看运行结果，如下：

注意看上述结果，在该案例中，服务端会以8Bytes为单位，然后对数据进行分包处理，平均每读取8Bytes数据，就会将其当作一个数据包。如果客户端发送的一条数据，长度没有8个字节，在sendData()方法中则会以*号补齐。比如上图中，发送了一条XYZ数据，因为长度只有3字节，所以会再拼接五个*号补齐八字节的长度。

这种采用固定长度解析数据的方式，的确能够有效避免粘包、半包问题的出现，因为每个数据包之间，会以八个字节的长度作为界限，然后分割数据。但这种方式也存在三个致命缺陷：

• ①只适用于传输固定长度范围内的数据场景，而且客户端在发送数据前，还需自己根据长度补齐数据。
• ②如果发送的数据超出固定长度，服务端依旧会按固定长度分包，所以仍然会存在半包问题。
• ③对于未达到固定长度的数据，还需要额外传输补齐的*号字符，会占用不必要的网络资源。

1.3.3、行帧解码器

上面说到的定长帧解码器，由于使用时存在些许限制，使用它来解析数据就并不那么灵活，尤其是针对于一些数据长度可变的场景，显得就有些许乏力，因此Netty中还提供了行帧解码器，案例如下：

// 通过行帧解码器解决粘包、半包问题的演示类
public class LineFrameDecoderDemo {
   
   
    public static void main(String[] args) {
   
   
        // 通过Netty提供的测试通道来代替服务端、客户端
        EmbeddedChannel channel = new EmbeddedChannel(
            // 添加一个行帧解码器（在超出1024后还未检测到换行符，就会停止读取）
            new LineBasedFrameDecoder(1024),
            new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG)
        );

        // 调用三次发送数据的方法（等价于向服务端发送三次数据）
        sendData(channel,"ABCDEGF");
        sendData(channel,"XYZ");
        sendData(channel,"12345678");
    }

    private static void sendData(EmbeddedChannel channel, String data){
   
   
        // 在要发送的数据结尾，拼接上一个\n换行符（\r\n也可以）
        String msg = data + "\n";
        //  获取发送数据的字节长度
        byte[] msgBytes = msg.getBytes();

        // 构建缓冲区，通过channel发送数据
        ByteBuf buffer = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer(8);
        buffer.writeBytes(msgBytes);
        channel.writeInbound(buffer);
    }
}

在上述案例中，咱们给服务端添加了一个LineBasedFrameDecoder(1024)行解码器，其中有个1024的数字，这是啥意思呢？这个是数据的最大长度限制，毕竟在网络接收过程中，如果一直没有读取到换行符，总不能一直接收下去，所以当数据的长度超出该值后，Netty会默认将前面读到的数据分成一个数据包。

同时在发送数据的sendData()方法中，这回就无需咱们自己补齐数据了，只需在每个要发送的数据末尾，手动拼接上一个\n或\r\n换行符即可，服务端在读取数据时，会按换行符来作为界限分割，运行结果如下：

从结果中能够看出，每个数据包都是按客户端发送的格式做了解析，并未出现粘包、半包现象。

1.3.4、分隔符帧解码器

上面聊了以换行符作为分隔符的解码器，但Netty中还提供了自定义分隔符的解码器，使用这种解码器，能让诸位随心所欲的定义自己的分隔符，案例如下：

public class DelimiterFrameDecoderDemo {
   
   
    public static void main(String[] args) {
   
   
        // 自定义一个分隔符（记得要用ByteBuf对象来包装）
        ByteBuf delimiter = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer(1);
        delimiter.writeByte('*');

        // 通过Netty提供的测试通道来代替服务端、客户端
        EmbeddedChannel channel = new EmbeddedChannel(
                // 添加一个分隔符帧解码器（传入自定义的分隔符）
                new DelimiterBasedFrameDecoder(1024,delimiter),
                new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG)
        );

        // 调用三次发送数据的方法（等价于向服务端发送三次数据）
        sendData(channel,"ABCDEGF");
        sendData(channel,"XYZ");
        sendData(channel,"12345678");
    }

    private static void sendData(EmbeddedChannel channel, String data){
   
   
        // 在要发送的数据结尾，拼接上一个*号（因为前面自定义的分隔符为*号）
        String msg = data + "*";
        //  获取发送数据的字节长度
        byte[] msgBytes = msg.getBytes();

        // 构建缓冲区，通过channel发送数据
        ByteBuf buffer = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer(8);
        buffer.writeBytes(msgBytes);
        channel.writeInbound(buffer);
    }
}

这个案例的运行结果与上一个完全相同，不同点则在于换了一个解码器，换成了：

new DelimiterBasedFrameDecoder(1024,delimiter)

而后发送数据的时候，对每个数据的结尾，手动拼接一个*号作为分隔符即可。

相较于原本的定长解码器，行解码器、自定义分隔符解码器显然更加灵活，因为支持可变长度的数据，但这两种解码器，依旧存在些许缺点：

• ①对于每一个读取到的字节都需要判断一下：是否为结尾的分隔符，这会影响整体性能。
• ②依旧存在最大长度限制，当数据超出最大长度后，会自动将其分包，在数据传输量较大的情况下，依旧会导致半包现象出现。

1.3.5、LTC帧解码器

前面聊过的多个解码器中，无论是哪个，都多多少少会存在些许不完美，因此Netty最终提供了一款LTC解码器，这个解码器也属于实际Netty开发中，应用最为广泛的一种，但理解起来略微有些复杂，先来看看它的构造方法：

public class LengthFieldBasedFrameDecoder extends ByteToMessageDecoder {
   
   
    public LengthFieldBasedFrameDecoder(
            int maxFrameLength, 
            int lengthFieldOffset, 
            int lengthFieldLength, 
            int lengthAdjustment, 
            int initialBytesToStrip) {
   
   
        this(maxFrameLength, 
        lengthFieldOffset, 
        lengthFieldLength, 
        lengthAdjustment, 
        initialBytesToStrip, true);
    }

    // 暂时省略其他参数的构造方法......
}

从上述构造器中可明显看出，LTC中存在五个参数，看起来都比较长，接着简单解释一下：

• maxFrameLength：数据最大长度，允许单个数据包的最大长度，超出长度后会自动分包。
• lengthFieldOffset：长度字段偏移量，表示描述数据长度的信息从第几个字段开始。
• lengthFieldLength：长度字段的占位大小，表示数据中的使用了几个字节描述正文长度。
• lengthAdjustment：长度调整数，表示在长度字段的N个字节后才是正文数据的开始。
• initialBytesToStrip：头部剥离字节数，表示先将数据去掉N个字节后，再开始读取数据。

上述这种方式描述五个参数，大家估计理解起来有些困难，那么下面结合Netty源码中的注释，先把这几个参数彻底搞明白再说，先来看个案例：

比如上述这组数据，对应的参数如下：

lengthFieldOffset = 0
lengthFieldLength = 4
lengthAdjustment = 0
initialBytesToStrip = 0

这组参数表示啥意思呢？表示目前这条数据，长度字段从第0个字节开始，使用4个字节来描述数据长度，这时服务端会读取数据的前4个字节，得到正文数据的长度，从而得知：在第四个字节之后，再往后读十个字节，是一条完整的数据，最终向后读取10个字节，最终就会读到Hi, ZhuZi.这条数据。

但上述这种方式对数据解码之后，读取时依旧会显示长度字段，也就是前四个用来描述长度的字节也会被读到，因此最终会显示出10Hi, ZhuZi.这样的格式，那如果想要去掉前面的长度字段怎么办呢？这需要用到initialBytesToStrip参数，如下：

lengthFieldOffset = 0
lengthFieldLength = 4
lengthAdjustment = 0
initialBytesToStrip = 4

这组参数又是啥意思呢？其实和前面那一组数据没太大的变化，只是用initialBytesToStrip声明要剥离掉前4个字节，所以数据经过解码后，最终会去掉前面描述长度的四个字节，仅显示Hi, ZhuZi.这十个字节的数据。

上述这种形式，其实就是预设了一个长度字段，服务端、客户端之间约定使用N个字节来描述数据长度，接着在读取数据时，读取指定个字节，得到本次数据的长度，最终能够正常解码数据。但这种方式只能满足最基本的数据传输，如果在数据中还需要添加一些正文信息，比如附加数据头信息、版本号的情况，又该如何处理呢？如下：

lengthFieldOffset = 8
lengthFieldLength = 4
lengthAdjustment = 0
initialBytesToStrip = 0

上述这个示例中，假设附加信息占8Bytes，这里就需要用到lengthFieldOffset参数，以此来表示长度字段偏移量是8，这意味着读取数据时，要从第九个字节开始，往后读四个字节的数据，才能够得到描述数据长度的字段，然后解析得到10，最终再往后读取十个字节的数据，读到一条完整的数据。

当然，如果只想要读到正文数据怎么办？如下：

lengthFieldOffset = 8
lengthFieldLength = 4
lengthAdjustment = 0
initialBytesToStrip = 12

依旧只需要通过initialBytesToStrip参数，从头部剥离掉前12个字节即可，这里的12个字节，由八字节的附加信息、四字节的长度描述组成，去掉这两部分，自然就得到了正文数据。

OK，再来看另一种情况，假如长度字段在最前面，附加信息在中间，但我只想要读取正文数据怎么办呢？

lengthFieldOffset = 0
lengthFieldLength = 4
lengthAdjustment = 8
initialBytesToStrip = 12

在这里咱们又用到了lengthAdjustment这个参数，这个参数是长度调整数的意思，上面的示例中赋值为8，即表示从长度字段后开始，跳过8个字节后，才是正文数据的开始。接收方在解码数据时，首先会从0开始读取四个字节，得到正文数据的长度为10，接着会根据lengthAdjustment参数，跳过中间8个的字节，最后再往后读10个字节数据，从而得到最终的正文数据。

OK~，经过上述几个示例的讲解后，相信大家对给出的几个参数都有所了解，如若觉得有些晕乎，可回头再多仔细阅读几遍，这样有助于加深对各个参数的印象。但本质上来说，LTC解码器，就是基于这些参数，来确定一条数据的长度、位置，从而读取到精确的数据，避免粘包、半包的现象产生，接下来上个Demo理解：

// 通过LTC帧解码器解决粘包、半包问题的演示类
public class LTCDecoderDemo {
   
   
public static void main(String[] args) {
   
   
    // 通过Netty提供的测试通道来代替服务端、客户端
    EmbeddedChannel channel = new EmbeddedChannel(
            // 添加一个行帧解码器（在超出1024后还未检测到换行符，就会停止读取）
            new LengthFieldBasedFrameDecoder(1024,0,4,0,0),
            new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG)
    );

    // 调用三次发送数据的方法（等价于向服务端发送三次数据）
    sendData(channel,"Hi, ZhuZi.");
}

    private static void sendData(EmbeddedChannel channel, String data){
   
   
        // 获取要发送的数据字节以及长度
        byte[] dataBytes = data.getBytes();
        int dataLength = dataBytes.length;

        // 先将数据长度写入到缓冲区、再将正文数据写入到缓冲区
        ByteBuf buffer = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();
        buffer.writeInt(dataLength);
        buffer.writeBytes(dataBytes);

        // 发送最终组装好的数据
        channel.writeInbound(buffer);
    }
}

上述案例中创建了一个LTC解码器，对应的参数值为1024,0,4,0,0，这分别对应前面的五个参数，如下：

maxFrameLength = 1024
lengthFieldOffset = 0
lengthFieldLength = 4
lengthAdjustment = 0
initialBytesToStrip = 0

这组值意思为：数据的第0~4个字节是长度字段，用来描述正文数据的长度，运行结果如下：

效果十分明显，既没有产生粘包、半包问题，而且无需逐个字节判断是否为分割符，这对比之前的几种解码器而言，这种方式的效率显然好上特别特别多。当然，上述结果中，如果想要去掉前面的四个.，就只需要将initialBytesToStrip = 4即可，从头部剥离掉四个字节再读取。

1.3.6、粘包、半包解决方案小结

前面介绍了短连接、定长解码器、行解码器、分隔符解码器以及LTC解码器这五种方案，其中咱们需要牢记的是最后一种，因为其他的方案多少存在一些性能问题，而通过LTC解码器这种方式处理粘包、半包问题的效率最好，因为无需逐个字节判断消息边界。

但实际Netty开发中，如果其他解码器更符合业务需求，也不必死死追求使用LTC解码器，毕竟技术为业务提供服务，适合自己业务的，才是最好的！

二、Netty的长连接与心跳机制

   对于长连接、短连接，这个概念在前面稍有提及，所谓的短连接就是每次读写数据完成后，立马断开客户端与服务端的网络连接。而长连接则是相反的意思，一次数据交互完成后，服务端和客户端之间继续保持连接，当后续需再次收/发数据时，可直接复用原有的网络连接。

长连接这种模式，在并发较高的情况下能够带来额外的性能收益，因为Netty服务端、客户端绑定IP端口，搭建Channel通道的过程，放到底层实际上就是TCP三次握手的过程，同理，客户端、服务端断开连接的过程，即对应着TCP的四次挥手。

大家都知道，TCP三次握手/四次挥手，这个过程无疑是比较“重量级”的，并发情况下，频繁创建、销毁网络连接，其资源开销、性能开销会比较大，所以使用长连接的方案，能够有效减少创建和销毁网络连接的动作。

那如何让Netty开启长连接支持呢？这需要涉及到之前用过的ChannelOption这个类，接着来详细讲讲它。

2.1、Netty调整网络参数（ChannelOption）

ChannelOption是Netty提供的参数调整类，该类中提供了很多常量，分别对应着底层TCP、UDP、计算机网络的一些参数，在创建服务端、客户端时，我们可以通过ChannelOption类来调整网络参数，以此满足不同的业务需求，该类中提供的常量列表如下：

• ALLOCATOR：ByteBuf缓冲区的分配器，默认值为ByteBufAllocator.DEFAULT。
• RCVBUF_ALLOCATOR：通道接收数据的ByteBuf分配器，默认为AdaptiveRecvByteBufAllocator.DEFAULT。
• MESSAGE_SIZE_ESTIMATOR：消息大小估算器，默认为DefaultMessageSizeEstimator.DEFAULT。
• CONNECT_TIMEOUT_MILLIS：设置客户端的连接超时时间，默认为3000ms，超出会断开连接。
• MAX_MESSAGES_PER_READ：一次Loop最大读取的消息数。
  • ServerChannel/NioChannel默认16，其他类型的Channel默认为1。
• WRITE_SPIN_COUNT：一次Loop最大写入的消息数，默认为16。
  • 一个数据16次还未写完，需要提交一个新的任务给EventLoop，防止数据量较大的场景阻塞系统。
• WRITE_BUFFER_HIGH_WATER_MARK：写高水位标记，默认为64K，超出时Channel.isWritable()返回Flase。
• WRITE_BUFFER_LOW_WATER_MARK：写低水位标记，默认为32K，超出高水位又下降到低水位时，isWritable()返回True。
• WRITE_BUFFER_WATER_MARK：写水位标记，如果写的数据量也超出该值，依旧返回Flase。
• ALLOW_HALF_CLOSURE：一个远程连接关闭时，是否半关本地连接，默认为Flase。
  • Flase表示自动关闭本地连接，为True会触发入站处理器的userEventTriggered()方法。
• AUTO_READ：自动读取机制，默认为True，通道上有数据时，自动调用channel.read()读取数据。
• AUTO_CLOSE：自动关闭机制，默认为Flase，发生错误时不会断开与某个通道的连接。
• SO_BROADCAST：设置广播机制，默认为Flase，为True时会开启Socket的广播消息。
• SO_KEEPALIVE：开启长连接机制，一次数据交互完后不会立马断开连接。
• SO_SNDBUF：发送缓冲区，用于保存要发送的数据，未收到接收数据的ACK之前，数据会存在这里。
• SO_RCVBUF：接受缓冲区，用户保存要接受的数据。
• SO_REUSEADDR：是否复用IP地址与端口号，开启后可重复绑定同一个地址。
• SO_LINGER：设置延迟关闭，默认为-1。
  • -1：表示禁用该功能，当调用close()方法后会立即返回，底层会先处理完数据。
  • 0：表示禁用该功能，调用后立即返回，底层会直接放弃正在处理的数据。
  • 大于0的正整数：关闭时等待n秒，或数据处理完成才正式关闭。
• SO_BACKLOG：指定服务端的连接队列长度，当连接数达到该值时，会拒绝新的连接请求。
• SO_TIMEOUT：设置接受数据时等待的超时时间，默认为0，表示无限等待。
• IP_TOS：
• IP_MULTICAST_ADDR：设置IP头的Type-of-Service字段，描述IP包的优先级和QoS选项。
• IP_MULTICAST_IF：对应IP参数IP_MULTICAST_IF，设置对应地址的网卡为多播模式。
• IP_MULTICAST_TTL：对应IP参数IP_MULTICAST_IF2，同上但支持IPv6。
• IP_MULTICAST_LOOP_DISABLED：对应IP参数IP_MULTICAST_LOOP，设置本地回环地址的多播模式。
• TCP_NODELAY：开启TCP的Nagle算法，会将多个小包合并成一个大包发送。
• DATAGRAM_CHANNEL_ACTIVE_ON_REGISTRATION：DatagramChannel注册的EventLoop即表示已激活。
• SINGLE_EVENTEXECUTOR_PER_GROUP：Pipeline是否由单线程执行，默认为True，所有处理器由一条线程执行，无需经过线程上下文切换。

上面列出了ChannelOption类中提供的参数，其中涵盖了网络通用的参数、TCP协议、UDP协议以及IP协议的参数，其他的咱们无需过多关心，这里重点注意TCP协议的两个参数：

• TCP_NODELAY：开启TCP的Nagle算法，会将多个小包合并成一个大包发送。
• SO_KEEPALIVE：开启长连接机制，一次数据交互完后不会立马断开连接。

第一个参数就是之前聊到的Nagle算法，而关于现在要聊的长连接，就是SO_KEEPALIVE这个参数，想要让这些参数生效，需要将其装载到对应的服务端/客户端上，Netty中提供了两个装载参数的方法：

• option()：发生在连接初始化阶段，也就是程序初始化时，就会装载该方法配置的参数。
• childOption()：发生在连接建立之后，这些参数只有等连接建立后才会被装载。

其实也可以这样理解，option()方法配置的参数是对全局生效的，而childOption()配置的参数，是针对于连接生效的，而想要开启长连接配置，只需稍微改造一下服务端/客户端代码即可：

// 服务端代码
server.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);

// 客户端代码
client.option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);

通过上述的方式开启长连接之后，TCP默认每两小时会发送一次心跳检测，查看对端是否还存活，如果对端由于网络故障导致下线，TCP会自动断开与对方的连接。

2.2、Netty的心跳机制

前面聊到了Netty的长连接，其实本质上并不是Netty提供的长连接实现，而是通过调整参数，借助传输层TCP协议提供的长连接机制，从而实现服务端与客户端的长连接支持。不过TCP虽然提供了长连接支持，但其心跳机制并不够完善，Why？其实答案很简单，因为心跳检测的间隔时间太长了，每隔两小时才检测一次！

也许有人会说：两小时就两小时，这有什么问题吗？其实问题有些大，因为两小时太长了，无法有效检测到机房断电、机器重启、网线拔出、防火墙更新等情况，假设一次心跳结束后，对端就出现了这些故障，依靠TCP自身的心跳频率，需要等到两小时之后才能检测到问题。而这些已经失效的连接应当及时剔除，否则会长时间占用服务端资源，毕竟服务端的可用连接数是有限的。

所以，光依靠TCP的心跳机制，这无法保障咱们的应用稳健性，因此一般开发中间件也好、通信程序也罢、亦或是RPC框架等，都会在应用层再自实现一次心跳机制，而所谓的心跳机制，也并不是特别高大上的东西，实现的思路有两种：

• 服务端主动探测：每间隔一定时间后，向所有客户端发送一个检测信号，过程如下：
  • 假设目前有三个节点，A为服务端，B、C都为客户端。
    • A：你们还活着吗？
    • B：我还活着！
    • C：.....（假设挂掉了，无响应）
  • A收到了B的响应，但C却未给出响应，很有可能挂了，A中断与C的连接。
• 客户端主动告知：每间隔一定时间后，客户端向服务端发送一个心跳包，过程如下：
  • 依旧是上述那三个节点。
  • B：我还活着，不要开除我！
  • C：....（假设挂掉了，不发送心跳包）
  • A：收到B的心跳包，但未收到C的心跳包，将C的网络连接断开。

一般来说，一套健全的心跳机制，都会结合上述两种方案一起实现，也就是客户端定时向服务端发送心跳包，当服务端未收到某个客户端心跳包的情况下，再主动向客户端发起探测包，这一步主要是做二次确认，防止由于网络拥塞或其他问题，导致原本客户端发出的心跳包丢失。

2.2.1、心跳机制的实现思路分析

前面叨叨絮絮说了很多，那么在Netty中该如何实现呢？其实在Netty中提供了一个名为IdleStateHandler的类，它可以对一个通道上的读、写、读/写操作设置定时器，其中主要提供了三种类型的心跳检测：

// 当一个Channel（Socket）在指定时间后未触发读事件，会触发这个事件
public static final IdleStateEvent READER_IDLE_STATE_EVENT;
// 当一个Channel（Socket）在指定时间后未触发写事件，会触发这个事件
public static final IdleStateEvent WRITER_IDLE_STATE_EVENT;
// 上述读、写等待事件的结合体
public static final IdleStateEvent ALL_IDLE_STATE_EVENT;

在Netty中，当一个已建立连接的通道，超出指定时间后还没有出现数据交互，对应的Channel就会进入闲置Idle状态，根据不同的Socket/Channel事件，会进入不同的闲置状态，而不同的闲置状态又会触发不同的闲置事件，也就是上述提到的三种闲置事件，在Netty中用IdleStateEvent事件类来表示。

OK，正是由于Netty提供了IdleStateEvent闲置事件类，所以咱们可以基于它来实现心跳机制，但这里还需要用到《Netty入门篇-入站处理器》中聊到的一个方法：userEventTriggered()，这个钩子方法，会在通道触发任意事件后被调用，这也就意味着：只要通道上触发了事件，都会触发该方法执行，闲置事件也不例外！

有了IdleState、userEventTriggered()这两个基础后，咱们就可基于这两个玩意儿，去实现一个简单的心跳机制，最基本的功能实现如下：

• 客户端：在闲置一定时间后，能够主动给服务端发送心跳包。
• 服务端：能够主动检测到未发送数据包的闲置连接，并中断连接。

2.2.2、带有心跳机制的客户端实现

上述这两点功能实现起来并不难，咱们首先写一下客户端的实现，如下：

// 心跳机制的客户端处理器
public class HeartbeatClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
   
   
    // 通用的心跳包数据
    private static final ByteBuf HEARTBEAT_DATA =
            Unpooled.unreleasableBuffer(Unpooled.copiedBuffer("I am Alive", CharsetUtil.UTF_8));

    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object event) throws Exception {
   
   
        // 如果当前触发的事件是闲置事件
        if (event instanceof IdleStateEvent) {
   
   
            IdleStateEvent idleEvent = (IdleStateEvent) event;
            // 如果当前通道触发了写闲置事件
            if (idleEvent.state() == IdleState.WRITER_IDLE){
   
   
                // 表示当前客户端有一段时间未向服务端发送数据了，
                // 为了防止服务端关闭当前连接，手动发送一个心跳包
                ctx.channel().writeAndFlush(HEARTBEAT_DATA.duplicate());
                System.out.println("成功向服务端发送心跳包....");
            } else {
   
   
                super.userEventTriggered(ctx, event);
            }
        }
    }

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
   
   
        System.out.println("正在与服务端建立连接....");
        // 建立连接成功之后，先向服务端发送一条数据
        ctx.channel().writeAndFlush("我是会发心跳包的客户端-A！");
        super.channelActive(ctx);
    }

    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
   
   
        System.out.println("服务端主动关闭了连接....");
        super.channelInactive(ctx);
    }
}

因为要借助userEventTriggered()方法来实现事件监听，所以咱们需要定义一个类继承入站处理器，接着在其中做了一个判断，如果当前触发了IdleStateEvent闲置事件，这也就意味着目前没有向服务端发送数据了，因此需要发送一个心跳包，告知服务端自己还活着，接着需要将这个处理器加在客户端上面，如下：

// 演示心跳机制的客户端（会发送心跳包）
public class ClientA {
   
   
    public static void main(String[] args) {
   
   
        EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
        Bootstrap client = new Bootstrap();
        try {
   
   
            client.group(worker);
            client.channel(NioSocketChannel.class);
            // 打开长连接配置
            client.option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);
            // 指定一个自定义的初始化器
            client.handler(new ClientInitializer());
            client.connect("127.0.0.1", 8888).sync();
        } catch (Exception e){
   
   
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

// 客户端的初始化器
public class ClientInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
   
   
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
   
   
        ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
        // 配置如果3s内未触发写事件，就会触发写闲置事件
        pipeline.addLast("IdleStateHandler", 
                new IdleStateHandler(0,3,0,TimeUnit.SECONDS));
        pipeline.addLast("Encoder",new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));
        pipeline.addLast("Decoder",new StringDecoder(CharsetUtil.UTF_8));
        // 装载自定义的客户端心跳处理器
        pipeline.addLast("HeartbeatHandler",new HeartbeatClientHandler());
    }
}

客户端的代码基本上和之前的案例差异不大，重点看ClientInitializer这个初始化器，里面首先加入了一个IdleStateHandler，参数为0、3、0，单位是秒，这是啥意思呢？点进源码看看构造函数，如下：

public IdleStateHandler(long readerIdleTime, 
                        long writerIdleTime, 
                        long allIdleTime, 
                        TimeUnit unit) {
   
   
    this(false, readerIdleTime, writerIdleTime, allIdleTime, unit);
}

没错，其实赋值的三个参数，也就分别对应着读操作的闲置事件、写操作的闲置事件、读写操作的闲置事件，如果赋值为0，表示这些闲置事件不需要关心，在前面的赋值中，第二个参数writerIdleTime被咱们赋值成了3，这表示如果客户端通道在三秒内，未触发写事件，就会触发写闲置事件，而后会调用HeartbeatClientHandler.userEventTriggered()方法，从而向服务端发送一个心跳包。

2.2.3、带有心跳机制的服务端实现

接着再来看看服务端的代码实现，同样需要有一个心跳处理器，如下：

// 心跳机制的服务端处理器
public class HeartbeatServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
   
   
    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object event) throws Exception {
   
   
        // 如果当前触发的事件是闲置事件
        if (event instanceof IdleStateEvent) {
   
   
            IdleStateEvent idleEvent = (IdleStateEvent) event;
            // 如果对应的Channel通道触发了读闲置事件
            if (idleEvent.state() == IdleState.READER_IDLE){
   
   
                // 表示对应的客户端没有发送心跳包，则关闭对应的网络连接
                // （心跳包也是一种特殊的数据，会触发读事件，有心跳就不会进这步）
                ctx.channel().close();
                System.out.println("关闭了未发送心跳包的连接....");
            } else {
   
   
                super.userEventTriggered(ctx, event);
            }
        }
    }

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
   
   
        // 如果收到的是心跳包，则给客户端做出一个回复
        if ("I am Alive".equals(msg)){
   
   
            ctx.channel().writeAndFlush("I know");
        }
        System.out.println("收到客户端消息：" + msg);
        super.channelRead(ctx, msg);
    }
}

在Server端的心跳处理器中，同样监听了闲置事件，但这里监听的是读闲置事件，因为一个通道如果长时间没有触发读事件，这表示对应的客户端已经很长事件没有发数据了，所以需要关闭对应的客户端连接。

有小伙伴或许会疑惑：为什么一个客户端通道长时间未发送数据就需要关闭连接呀？这不是违背了长连接的初衷吗？答案并非如此，因为前面在咱们的客户端中，在通道长时间未触发写事件的情况下，会主动向服务端发送心跳包，而心跳包也是一种特殊的数据包，依旧会触发服务端上的读事件，所以但凡正常发送心跳包的连接，都不会被服务端主动关闭。

OK，接着来看看服务端的实现，其实和前面的客户端差不多：

// 演示心跳机制的服务端
public class Server {
   
   
    public static void main(String[] args) {
   
   
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        ServerBootstrap server = new ServerBootstrap();

        server.group(group);
        server.channel(NioServerSocketChannel.class);
        // 在这里开启了长连接配置，以及配置了自定义的初始化器
        server.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);
        server.childHandler(new ServerInitializer());
        server.bind("127.0.0.1",8888);
    }
}

// 服务端的初始化器
public class ServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
   
   
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
   
   
        ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
        // 配置如果5s内未触发读事件，就会触发读闲置事件
        pipeline.addLast("IdleStateHandler", 
                new IdleStateHandler(5,0,0,TimeUnit.SECONDS));
        pipeline.addLast("Encoder",new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));
        pipeline.addLast("Decoder",new StringDecoder(CharsetUtil.UTF_8));
        // 装载自定义的服务端心跳处理器
        pipeline.addLast("HeartbeatHandler",new HeartbeatServerHandler());
    }
}

重点注意看：在服务端配置的是读闲置事件，如果在5s内未触发读事件，就会触发对应通道的读闲置事件，但这里是5s，为何不配置成客户端的3s呢？因为如果两端的闲置超时时间配置成一样，就会造成客户端正在发心跳包、服务端正在关闭连接的这种情况出现，最终导致心跳机制无法正常工作，对于这点大家也可以自行演示。

2.2.4、普通的客户端实现

最后，为了方便观看效果，这里咱们再创建一个不会发送心跳包的客户端B，同样打开它的长连接选项，然后来对比测试效果，如下：

// 演示心跳机制的客户端（不会发送心跳包）
public class ClientB {
    public static void main(String[] args) {
        EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
        Bootstrap client = new Bootstrap();
        try {
            client.group(worker);
            client.channel(NioSocketChannel.class);
            client.option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);
            client.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                @Override
                protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) 
                                                        throws Exception {
                    ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
                    pipeline.addLast("Encoder",new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));
                    pipeline.addLast("Decoder",new StringDecoder(CharsetUtil.UTF_8));
                    pipeline.addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter(){
                        @Override
                        public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) 
                                                            throws Exception {
                            // 建立连接成功之后，先向服务端发送一条数据
                            ctx.channel().writeAndFlush("我是不会发心跳包的客户端-B！");
                        }
                        @Override
                        public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) 
                                                            throws Exception {
                            System.out.println("因为没发送心跳包，俺被开除啦！");
                            // 当通道被关闭时，停止前面启动的线程池
                            worker.shutdownGracefully();
                        }
                    });
                }
            });
            client.connect("127.0.0.1", 8888).sync();
        } catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

上述这段代码中，仅构建出了一个最基本的客户端，其中主要干了两件事情：

• ①在连接建立成功之后，先向服务端发送一条数据。
• ②在连接（通道）被关闭时，输出一句“俺被开除啦！”的信息，并优雅停止线程池。

除此之外，该客户端并未装载自己实现的客户端心跳处理器，这也就意味着：客户端B并不会主动给服务端发送心跳包。

2.2.5、Netty心跳机制测试

接着分别启动服务端、客户端A、客户端B，然后查看控制台的日志，如下：

从上图的运行结果来看，在三方启动之后，整体过程如下：

• ClientA：先与服务端建立连接，并且在建立连接之后发送一条数据，后续持续发送心跳包。
• ClientB：先与服务端建立连接，然后在建立连接成功后发送一条数据，后续不会再发数据。
• Server：与ClientA、B保持连接，然后定期检测闲置连接，关闭未发送心跳包的连接。

在上述这个过程中，由于ClientB建立连接后，未主动向服务端发送心跳包，所以在一段时间之后，服务端主动将ClientB的连接（通道）关闭了，有人会问：明明ClientB还活着呀，这样做合理吗？

其实这个问题是合理的，因为这里只是模拟线上环境测试，所以ClientB没有主动发送数据包，但在线上环境，每个客户端都会定期向服务端发送心跳包，都会为每个客户端配置心跳处理器。在都配置了心跳处理器的情况下，如果一个客户端长时间没发送心跳包，这意味着这个客户端十有八九凉凉了，所以自然需要将其关闭，防止这类“废弃连接”占用服务端资源。

不过上述的心跳机制仅实现了最基础的版本，还未彻底将其完善，但我这里就不继续往下实现了，毕竟主干已经搭建好了，剩下的只是一些细枝末节，我这里提几点完善思路：

• ①在检测到某个客户端未发送心跳包的情况下，服务端应当主动再发起一个探测包，二次确认客户端是否真的挂了，这样做的好处在于：能够有效避免网络抖动造成的“客户端假死”现象。
• ②客户端、服务端之间交互的数据包，应当采用统一的格式进行封装，也就是都遵守同一规范包装数据，例如{msgType:"Heartbeat", msgContent:"...", ...}。
• ③在客户端被关闭的情况下，但凡不是因为物理因素，如机房断电、网线被拔、机器宕机等情况造成的客户端下线，客户端都必须具备断线重连功能。

将上述三条完善后，才能够被称为是一套相对健全的心跳检测机制，所以大家感兴趣的情况下，可基于前面给出的源码接着实现~

三、Netty进阶篇总结

   在这章节中，咱们一点一滴的将粘包、半包、解码器、长连接、心跳机制等一些进阶技术做了详细阐述，其实原本打算将这章内容也写在《Netty入门篇》中的，但由于篇幅过长，所以不得不将其拆出来写，看完这篇为止，也就意味着大家对Netty这个框架有了基本认知。

但实际网络应用、中间件、RPC、基础架构等开发过程中，想要用Netty也并非易事，所以在接下来的章节中，会基于Netty讲解多个实战案例，从而让诸位真正能够将Netty这个技术栈纳入囊中！