Netty中使用编解码器框架

news2024/9/22 3:50:46

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什么是编解码器？

解码器

将字节解码为消息

将一种消息类型解码为另一种

TooLongFrameException

编码器

将消息编码为字节

将消息编码为消息

编解码器类

通过http协议实现SSL/TLS和Web服务

什么是编解码器？

       每个网络应用程序都必须定义如何解析在两个节点之间来回传输的原始字节，以及如何将其和目标应用程序的数据格式做相互转换。这种转换逻辑由编解码器处理，编解码器由编码器和解码器组成，它们每种都可以将字节流从一种格式转换为另一种格式。

       如果将消息看作是对于特定的应用程序具有具体含义的结构化的字节序列—它的数据。那么编码器是将消息转换为适合于传输的格式（最有可能的就是字节流）。而对应的解码器则是将网络字节流转换回应用程序的消息格式。因此，编码器操作出站数据，而解码器处理入站数据。

解码器

       将字节解码为消息——ByteToMessageDecoder。

       将一种消息类型解码为另一种——MessageToMessageDecoder。

       因为解码器是负责将入站数据从一种格式转换到另一种格式的，所以 Netty 的解码器实现了 ChannelInboundHandler。

       比如一个实际的业务场景，两端通信，通过 JSON 交换信息，而且 JSON 文本需要加密，接收端就可以：
网络加密报文 -> 经过 ByteToMessageDecoder -> String 类型的JSON明文。
String 类型的 JSON 文本-> 经过 MessageToMessageDecoder -> Java 里的对象。

将字节解码为消息

       抽象类 ByteToMessageDecoder

       将字节解码为消息（或者另一个字节序列）是一项如此常见的任务，Netty 为它提供了一个抽象的基类：ByteToMessageDecoder。由于你不可能知道远程节点是否会一次性地发送一个完整的消息，所以这个类会对入站数据进行缓冲，直到它准备好处理。

       它最重要方法：decode(ChannelHandlerContext ctx,ByteBuf in,Listout)。是必须实现的唯一抽象方法。decode()方法被调用时将会传入一个包含了传入数据的 ByteBuf，以及一个用来添加解码消息的 List。对这个方法的调用将会重复进行，直到确定没 有新的元素被添加到该 List，或者该 ByteBuf 中没有更多可读取的字节时为止。然后，如果 该 List 不为空，那么它的内容将会被传递给 ChannelPipeline 中的下一个 ChannelInboundHandler。

将一种消息类型解码为另一种

        在两个消息格式之间进行转换（例如，从 String->Integer），方decode(ChannelHandlerContext ctx,I msg,Listout) 对于每个需要被解码为另一种格式的入站消息来说，该方法都将会被调用。解码消息随 后会被传递给 ChannelPipeline 中的下一个 ChannelInboundHandler。MessageToMessageDecoder，T 代表源数据的类型。

TooLongFrameException

       由于 Netty 是一个异步框架，所以需要在字节可以解码之前在内存中缓冲它们。因此，不能让解码器缓冲大量的数据以至于耗尽可用的内存。为了解除这个常见的顾虑，Netty 提供了 TooLongFrameException 类，其将由解码器在帧超出指定的大小限制时抛出。

        为了避免这种情况，你可以设置一个最大字节数的阈值，如果超出该阈值，则会导致抛出一个TooLongFrameException（随后会被ChannelHandler.exceptionCaught()方法捕获）。然后，如何处理该异常则完全取决于该解码器的用户。某些协议（如HTTP）可能允许你返回一个特殊的响应。而在其他的情况下，唯一的选择可能就是关闭对应的连接。

编码器

       解码器的功能正好相反。Netty 提供了一组类，用于帮助你编写具有以下功能的编码器：将消息编码为字节。MessageToByteEncoder 将消息编码为消息：MessageToMessageEncoder，T代表源数据的类型。
比如两端通信，通过 JSON 交换信息，而且 JSON 文本需要加密，发送端就可以：

Java 里的对象-> 经过 MessageToMessageEncoder -> String类型的JSON文本。

String 类型的 JSON 明文 -> 经过 MessageToByteEncoder-> 网络加密报文。

       我们可以把 MessageToByteEncoder 看成网络报文编码器，MessageToMessageEncoder 看成业务编码器。

将消息编码为字节

        encode(ChannelHandlerContext ctx,I msg,ByteBuf out) encode()方法是你需要实现的唯一抽象方法。它被调用时将会传入要被该类编码为 ByteBuf 的出站消息（类型为 I 的）。该 ByteBuf 随后将会被转发给 ChannelPipeline 中的下一个ChannelOutboundHandler。

将消息编码为消息

       encode(ChannelHandlerContext ctx,I msg,Listout) 这是需要实现的唯一方法。每个通过 write()方法写入的消息都将会被传递给 encode() 方法，以编码为一个或者多个出站消息。随后，这些出站消息将会被转发给 ChannelPipeline 中的下一个 ChannelOutboundHandler。

编解码器类

        Netty 抽象了编解码器类，为它们每个都将捆绑一个解码器/编码器对。这些类同时实现了 ChannelInboundHandler 和 ChannelOutboundHandler 接口。

相关的类：抽象类 ByteToMessageCodec。抽象类 MessageToMessageCodec。

通过http协议实现SSL/TLS和Web服务

服务端相关代码

public class HttpServer {
    public static final int port = 6789; //设置服务端端口
    private static EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();   // 通过nio方式来接收连接和处理连接
    private static ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
    public static final boolean SSL = true;/*是否开启SSL模式*/

    /**
     * Netty创建全部都是实现自AbstractBootstrap。
     * 客户端的是Bootstrap，服务端的则是ServerBootstrap。
     **/
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        final SslContext sslCtx;
        if(SSL){
            SelfSignedCertificate ssc = new SelfSignedCertificate();
            sslCtx = SslContextBuilder.forServer(ssc.certificate(),
                    ssc.privateKey()).build();

        }else{
            sslCtx = null;
        }
        try {
            b.group(group);
            b.channel(NioServerSocketChannel.class);
            b.childHandler(new ServerHandlerInit(sslCtx)); //设置过滤器
            // 服务器绑定端口监听
            ChannelFuture f = b.bind(port).sync();
            System.out.println("服务端启动成功,端口是:"+port);
            System.out.println("服务器启动模式： "+( SSL ? "SSL安全模式" :"普通模式"));
            // 监听服务器关闭监听
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            group.shutdownGracefully(); //关闭EventLoopGroup，释放掉所有资源包括创建的线程
        }
    }
}
public class ServerHandlerInit extends ChannelInitializer<SocketChannel> {

    private final SslContext sslCtx;

    public ServerHandlerInit(SslContext sslCtx) {
        this.sslCtx = sslCtx;
    }

    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
        ChannelPipeline ph = ch.pipeline();
        if(sslCtx!=null){
            ph.addLast(sslCtx.newHandler(ch.alloc()));
        }
        /*把应答报文 编码*/
        ph.addLast("encoder",new HttpResponseEncoder());
        /*把请求报文 解码*/
        ph.addLast("decoder",new HttpRequestDecoder());

        /*聚合http为一个完整的报文*/
        ph.addLast("aggregator",
                new HttpObjectAggregator(10*1024*1024));
        /*把应答报文 压缩,非必要*/
        ph.addLast("compressor",new HttpContentCompressor());
        ph.addLast(new BusiHandler());
    }
}
public class BusiHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    /**
     * 发送的返回值
     * @param ctx     返回
     * @param context 消息
     * @param status 状态
     */
    private void send(ChannelHandlerContext ctx, String context,
                      HttpResponseStatus status) {
        FullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(
                HttpVersion.HTTP_1_1,status,
                Unpooled.copiedBuffer(context,CharsetUtil.UTF_8)
        );
        response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_TYPE,"text/plain;charset=UTF-8");
        ctx.writeAndFlush(response).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
    }

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        String result="";
        FullHttpRequest httpRequest = (FullHttpRequest)msg;
        System.out.println(httpRequest.headers());
        try{
            //获取路径
            String path=httpRequest.uri();
            //获取body
            String body = httpRequest.content().toString(CharsetUtil.UTF_8);
            //获取请求方法
            HttpMethod method=httpRequest.method();
            System.out.println("接收到:"+method+" 请求");
            //如果不是这个路径，就直接返回错误
            if(!"/test".equalsIgnoreCase(path)){
                result="非法请求!"+path;
                send(ctx,result,HttpResponseStatus.BAD_REQUEST);
                return;
            }

            //如果是GET请求
            if(HttpMethod.GET.equals(method)){
                //接受到的消息，做业务逻辑处理...
                System.out.println("body:"+body);
                result="GET请求,应答:"+RespConstant.getNews();
                send(ctx,result,HttpResponseStatus.OK);
                return;
            }
            //如果是其他类型请求，如post
            if(HttpMethod.POST.equals(method)){
                //接受到的消息，做业务逻辑处理...
                //....
                return;
            }

        }catch(Exception e){
            System.out.println("处理请求失败!");
            e.printStackTrace();
        }finally{
            //释放请求
            httpRequest.release();
        }
    }

    /*
     * 建立连接时，返回消息
     */
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("连接的客户端地址:" + ctx.channel().remoteAddress());
    }
}

返回的数据

public class RespConstant {
    private static final String[] NEWS = {
            "hello，world！",
            "hello，netty！"
            };

    private static final Random R = new Random();

    public static String getNews(){
        return NEWS[R.nextInt(NEWS.length)];
    }
}

启动服务端后，访问https://127.0.0.1:6789/test

             

               

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