技术选型

要满足大量的连接数、同时支持双全工通信，并且性能也得有保障。

在 Java 技术栈中进行选型首先自然是排除掉了传统 IO。

那就只有选 NIO 了，在这个层面其实选择也不多，考虑到社区、资料维护等方面最终选择了 Netty。

最终的架构图如下：

现在看着蒙没关系，下文一一介绍。

协议解析

既然是一个消息系统，那自然得和客户端定义好双方的协议格式。

常见和简单的是 HTTP 协议，但我们的需求中有一项需要是双全工的交互方式，同时 HTTP 更多的是服务于浏览器。我们需要的是一个更加精简的协议，减少许多不必要的数据传输。

因此我觉得最好是在满足业务需求的情况下定制自己的私有协议，在我这个场景下其实有标准的物联网协议。

如果是其他场景可以借鉴现在流行的 RPC 框架定制私有协议，使得双方通信更加高效。

不过根据这段时间的经验来看，不管是哪种方式都得在协议中预留安全相关的位置。

协议相关的内容就不过讨论了，更多介绍具体的应用。

简单实现

首先考虑如何实现功能，再来思考百万连接的情况。

注册鉴权

在做真正的消息上、下行之前首先要考虑的就是鉴权问题。

就像你使用微信一样，第一步怎么也得是登录吧，不能无论是谁都可以直接连接到平台。

所以第一步得是注册才行。

如上面架构图中的 注册/鉴权 模块。通常来说都需要客户端通过 HTTP 请求传递一个唯一标识，后台鉴权通过之后会响应一个 token，并将这个 token 和客户端的关系维护到 Redis 或者是 DB 中。

客户端将这个 token 也保存到本地，今后的每一次请求都得带上这个 token。一旦这个 token 过期，客户端需要再次请求获取 token。

鉴权通过之后客户端会直接通过TCP 长连接到图中的 push-server 模块。

这个模块就是真正处理消息的上、下行。

保存通道关系

在连接接入之后，真正处理业务之前需要将当前的客户端和 Channel 的关系维护起来。

假设客户端的唯一标识是手机号码，那就需要把手机号码和当前的 Channel 维护到一个 Map 中。

这点和之前 SpringBoot 整合长连接心跳机制 类似。

同时为了可以通过 Channel 获取到客户端唯一标识（手机号码），还需要在 Channel 中设置对应的属性：

public static void putClientId(Channel channel, String clientId) {
    channel.attr(CLIENT_ID).set(clientId);
}

获取时手机号码时：

public static String getClientId(Channel channel) {
    return (String)getAttribute(channel, CLIENT_ID);
}

这样当我们客户端下线的时便可以记录相关日志：

String telNo = NettyAttrUtil.getClientId(ctx.channel());
NettySocketHolder.remove(telNo);
log.info("客户端下线，TelNo=" +  telNo);

这里有一点需要注意：存放客户端与 Channel 关系的 Map 最好是预设好大小（避免经常扩容），因为它将是使用最为频繁同时也是占用内存最大的一个对象。

消息上行

接下来则是真正的业务数据上传，通常来说第一步是需要判断上传消息输入什么业务类型。

在聊天场景中，有可能上传的是文本、图片、视频等内容。

所以我们得进行区分，来做不同的处理；这就和客户端协商的协议有关了。

• 可以利用消息头中的某个字段进行区分。

• 更简单的就是一个 JSON 消息，拿出一个字段用于区分不同消息。

不管是哪种只有可以区分出来即可。

消息解析与业务解耦

消息可以解析之后便是处理业务，比如可以是写入数据库、调用其他接口等。

我们都知道在 Netty 中处理消息一般是在 channelRead() 方法中。

在这里可以解析消息，区分类型。

但如果我们的业务逻辑也写在里面，那这里的内容将是巨多无比。

甚至我们分为好几个开发来处理不同的业务，这样将会出现许多冲突、难以维护等问题。

所以非常有必要将消息解析与业务处理完全分离开来。

这时面向接口编程就发挥作用了。

这里的核心代码和 「造个轮子」——cicada(轻量级 WEB 框架) 是一致的。

都是先定义一个接口用于处理业务逻辑，然后在解析消息之后通过反射创建具体的对象执行其中的处理函数即可。

这样不同的业务、不同的开发人员只需要实现这个接口同时实现自己的业务逻辑即可。

伪代码如下：