小六六学Netty系列之编解码器和handler的调用机制（上）

絮叨

为了学习Netty，我们前面铺垫了那么多，NIO Java的零拷贝，UNIX的I/O模型等等。 下面是前面系列的链接

• 小六六学Netty系列之Java BIO
• 小六六学Netty系列之Java NIO(一)
• 小六六学Netty系列之Java NIO(二)
• 小六六学Netty系列之unix IO模型
• 小六六学Netty系列之Java 零拷贝
• 小六六学Netty系列之初识Netty
• 小六六学Netty系列之再遇Netty
• 小六六学Netty系列之Netty群聊

虽然说不至于学会了很多的东西，但是一遍走下来，至少对Netty 有了一点基本的认识，我相信如果你要再去使用它，或者深入它，这些基础肯定是有用的，我们继续加油。

Google Protobuf

编码和解码的基本介绍

• 编写网络应用程序时，因为数据在网络中传输的都是二进制字节码数据，在发送数据时就需要编码，接收数据时就需要解码
  
• codec(编解码器) 的组成部分有两个：decoder(解码器)和 encoder(编码器)。encoder 负责把业务数据转换成字节码数据，decoder 负责把字节码数据转换成业务数据

Netty 本身的编码解码的机制和问题分析

• Netty 自身提供了一些 codec(编解码器)
• Netty 提供的编码器

• StringEncoder，对字符串数据进行编码
• ObjectEncoder，对 Java 对象进行编码

• Netty 提供的解码器

• StringDecoder, 对字符串数据进行解码
• ObjectDecoder，对 Java 对象进行解码

• Netty 本身自带的 ObjectDecoder 和 ObjectEncoder 可以用来实现 POJO 对象或各种业务对象的编码和解码，底层使用的仍是 Java 序列化技术 , 而Java 序列化技术本身效率就不高，存在如下问题

• 无法跨语言
• 序列化后的体积太大，是二进制编码的 5 倍多。
• 序列化性能太低

=> 引出 新的解决方案 [Google 的 Protobuf]

Java序列化

这个知识点比较重要，所以小六六重新整理了一篇文章给大家哦

Protobuf

Protobuf基本介绍

• Protobuf 是 Google 发布的开源项目，全称 Google Protocol Buffers，是一种轻便高效的结构化数据存储格式，可以用于结构化数据串行化，或者说序列化。它很适合做数据存储或 RPC[远程过程调用  remote procedure call ] 数据交换格式 。目前很多公司 http+json 转成 tcp+protobuf
• 参考文档 : developers.google.com/protocol-bu…   语言指南
• Protobuf 是以 message 的方式来管理数据的

支持跨平台、跨语言，即[客户端和服务器端可以是不同的语言编写的] （支持目前绝大多数语言，例如 C++、C#、Java、python 等）

• 高性能，高可靠性
• 使用 protobuf 编译器能自动生成代码，Protobuf 是将类的定义使用.proto 文件进行描述。说明，在idea 中编写 .proto 文件时，会自动提示是否下载 .ptotot 编写插件. 可以让语法高亮。
• 然后通过 protoc.exe 编译器根据.proto 自动生成.java 文件
• protobuf 使用示意图

具体使用

小六六这边就不一一举例说明了，毕竟我也是第一次接触嘛，先了解了解，后面用到了就去找案例就好了，稍微说一下

先写一个这样的执行文件

然后通过它的编译器生成你需要的实体

然后再Netty中使用

大概就是这么个流程，其实我们只要知道我们的目的是什么了就好了，我们就是加快序列化的速度嘛

Netty编解码器和handler的调用机制

基本说明

• netty的组件设计：Netty的主要组件有Channel、EventLoop、ChannelFuture、ChannelHandler、ChannelPipe等
  
• ChannelHandler充当了处理入站和出站数据的应用程序逻辑的容器。例如，实现ChannelInboundHandler接口（或ChannelInboundHandlerAdapter），你就可以接收入站事件和数据，这些数据会被业务逻辑处理。当要给客户端发送响应时，也可以从ChannelInboundHandler冲刷数据。业务逻辑通常写在一个或者多个ChannelInboundHandler中。ChannelOutboundHandler原理一样，只不过它是用来处理出站数据的
  
• ChannelPipeline提供了ChannelHandler链的容器。以客户端应用程序为例，如果事件的运动方向是从客户端到服务端的，那么我们称这些事件为出站的，即客户端发送给服务端的数据会通过pipeline中的一系列ChannelOutboundHandler，并被这些Handler处理，反之则称为入站的
  

再讲编码解码器

• 当Netty发送或者接受一个消息的时候，就将会发生一次数据转换。入站消息会被解码：从字节转换为另一种格式（比如java对象）；如果是出站消息，它会被编码成字节。
  
• Netty提供一系列实用的编解码器，他们都实现了ChannelInboundHadnler或者ChannelOutboundHandler接口。在这些类中，channelRead方法已经被重写了。以入站为例，对于每个从入站Channel读取的消息，这个方法会被调用。随后，它将调用由解码器所提供的decode()方法进行解码，并将已经解码的字节转发给ChannelPipeline中的下一个ChannelInboundHandler。

解码器-ByteToMessageDecoder

• 关系继承图

我们可以看到还是继承了ChannelInboundHandler

• 由于不可能知道远程节点是否会一次性发送一个完整的信息，tcp有可能出现粘包拆包的问题，这个类会对入站数据进行缓冲，直到它准备好被处理.
  
• 一个关于ByteToMessageDecoder实例分析
  

当服务端读取客户端传过来的数据的时候，第一步就是要解码

public class ToIntegerDecoder extends ByteToMessageDecoder {
    @Override
    protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
        if (in.readableBytes() >= 4) {
            out.add(in.readInt());
        }
    }
}
复制代码

Netty的handler链的调用机制

实例要求:

• 使用自定义的编码器和解码器来说明Netty的handler 调用机制
• 客户端发送long -> 服务器
• 服务端发送long -> 客户端

其实小六六主要想说的还是handler的一个调用链机制，一个双向链表，然后一个个handler去处理

来看看下面这个案例，按照上面的，是从客户端发送数据到服务端，然后服务端返回数据给客户端，所以我们先写客户端

• MyClient

package com.xiaoliuliu.netty.hander;
import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
/**
 * @author 小六六
 * @version 1.0
 * @date 2020/9/1 21:20
 */
public class MyClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        try {
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
            bootstrap.group(group).channel(NioSocketChannel.class)
                    .handler(new MyClientInitializer()); //自定义一个初始化类
            ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect("localhost", 7000).sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            group.shutdownGracefully();
        }
    }
}
复制代码

• MyClientInitializer

package com.xiaoliuliu.netty.hander;
import com.atguigu.netty.inboundhandlerandoutboundhandler.MyByteToLongDecoder2;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
/**
 * @author 小六六
 * @version 1.0
 * @date 2020/9/1 21:20
 */
public class MyClientInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
        ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
        //加入一个出站的handler 对数据进行一个编码
        pipeline.addLast(new MyLongToByteEncoder());
        //这时一个入站的解码器(入站handler )
        //pipeline.addLast(new MyByteToLongDecoder());
        pipeline.addLast(new MyByteToLongDecoder2());
        //加入一个自定义的handler ， 处理业务
        pipeline.addLast(new MyClientHandler());
    }
}
复制代码