Netty 编解码器和 handler 的调用机制

1.基本说明
1) netty 的组件设计： Netty 的主要组件有 Channel、 EventLoop、 ChannelFuture、 ChannelHandler、 ChannelPipe 等
2) 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
3) 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 

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  2.编码解码器 

1) 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。

2) 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。 

注意：进站和出站都是想对而言

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 3 解码器-ByteToMessageDecoder

1) 关系继承图

 2) 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.
 3) 一个关于 ByteToMessageDecoder 实例分析

 

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4 Netty 的 handler 链的调用机制

实例要求:
1) 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
2) 案例演示

 3) 结论

　　不论解码器 handler 还是 编码器 handler 即接收的消息类型必须与待处理的消息类型一致， 否则该 handler 不会被执行
　　在解码器 进行数据解码时， 需要判断 缓存区(ByteBuf)的数据是否足够 ， 否则接收到的结果会期望结果可能不一致 

代码：

MyServer

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;

public class MyServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception{

        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

        try {

            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
            serverBootstrap.group(bossGroup,workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class).childHandler(new MyServerInitializer()); //自定义一个初始化类


            ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(7000).sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();

        }finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }

    }
}

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MyServerInitializer

import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;


public class MyServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {

    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
        ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();//一会下断点

        //入站的handler进行解码 MyByteToLongDecoder
        //pipeline.addLast(new MyByteToLongDecoder());
        pipeline.addLast(new MyByteToLongDecoder2());
        //出站的handler进行编码
        pipeline.addLast(new MyLongToByteEncoder());
        //自定义的handler 处理业务逻辑
        pipeline.addLast(new MyServerHandler());
        System.out.println("xx");
    }
}

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MyServerHandler

import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;

public class MyServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<Long> {
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Long msg) throws Exception {

        System.out.println("从客户端" + ctx.channel().remoteAddress() + " 读取到long " + msg);

        //给客户端发送一个long
        ctx.writeAndFlush(98765L);
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

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MyClient

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;

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();
        }
    }
}

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MyClientInitializer

import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;


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());


    }
}

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MyClientHandler

import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.util.CharsetUtil;

import java.nio.charset.Charset;

public class MyClientHandler  extends SimpleChannelInboundHandler<Long> {
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Long msg) throws Exception {

        System.out.println("服务器的ip=" + ctx.channel().remoteAddress());
        System.out.println("收到服务器消息=" + msg);

    }

    //重写channelActive 发送数据

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("MyClientHandler 发送数据");
        //ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(""))
        ctx.writeAndFlush(123456L); //发送的是一个long

        //分析
        //1. "abcdabcdabcdabcd" 是 16个字节
        //2. 该处理器的前一个handler 是  MyLongToByteEncoder
        //3. MyLongToByteEncoder 父类  MessageToByteEncoder
        //4. 父类  MessageToByteEncoder
        /*

         public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) throws Exception {
        ByteBuf buf = null;
        try {
            if (acceptOutboundMessage(msg)) { //判断当前msg 是不是应该处理的类型，如果是就处理，不是就跳过encode
                @SuppressWarnings("unchecked")
                I cast = (I) msg;
                buf = allocateBuffer(ctx, cast, preferDirect);
                try {
                    encode(ctx, cast, buf);
                } finally {
                    ReferenceCountUtil.release(cast);
                }

                if (buf.isReadable()) {
                    ctx.write(buf, promise);
                } else {
                    buf.release();
                    ctx.write(Unpooled.EMPTY_BUFFER, promise);
                }
                buf = null;
            } else {
                ctx.write(msg, promise);
            }
        }
        4. 因此我们编写 Encoder 是要注意传入的数据类型和处理的数据类型一致
        */
       // ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("abcdabcdabcdabcd",CharsetUtil.UTF_8));

    }
}

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MyByteToLongDecoder

解码器

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.handler.codec.ByteToMessageDecoder;

import java.util.List;

public class MyByteToLongDecoder extends ByteToMessageDecoder {
    /**
     *
     * decode 会根据接收的数据，被调用多次, 直到确定没有新的元素被添加到list
     * , 或者是ByteBuf 没有更多的可读字节为止
     * 如果list out 不为空，就会将list的内容传递给下一个 channelinboundhandler处理, 该处理器的方法也会被调用多次
     *
     * @param ctx 上下文对象
     * @param in 入站的 ByteBuf
     * @param out List 集合，将解码后的数据传给下一个handler
     * @throws Exception
     */
    @Override
    protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {

        System.out.println("MyByteToLongDecoder 被调用");
        //因为 long 8个字节, 需要判断有8个字节，才能读取一个long
        if(in.readableBytes() >= 8) {
            out.add(in.readLong());
        }
    }
}

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解码器-ReplayingDecoder

 1)  public abstract class ReplayingDecoder<S> extends ByteToMessageDecoder
 2)  ReplayingDecoder 扩展了 ByteToMessageDecoder 类， 使用这个类， 我们不必调用 readableBytes()方法。 参数 S指定了用户状态管理的类型， 其中 Void 代表不需要状态管理
 3)  应用实例： 使用 ReplayingDecoder 编写解码器， 对前面的案例进行简化 [案例演示 

MyByteToLongDecoder2

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.handler.codec.ReplayingDecoder;

import java.util.List;

public class MyByteToLongDecoder2 extends ReplayingDecoder<Void> {
    @Override
    protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {

        System.out.println("MyByteToLongDecoder2 被调用");
        //在 ReplayingDecoder 不需要判断数据是否足够读取，内部会进行处理判断
        out.add(in.readLong());


    }
}

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4)  ReplayingDecoder 使用方便， 但它也有一些局限性：
  1. 并 不 是 所 有 的 ByteBuf 操 作 都 被 支 持 ， 如 果 调 用 了 一 个 不 被 支 持 的 方 法 ， 将 会 抛 出 一 个UnsupportedOperationException。
  2. ReplayingDecoder 在某些情况下可能稍慢于 ByteToMessageDecoder， 例如网络缓慢并且消息格式复杂时，
      消息会被拆成了多个碎片， 速度变慢 。

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6 其它编解码器

1) LineBasedFrameDecoder： 这个类在 Netty 内部也有使用， 它使用行尾控制字符（\n 或者\r\n） 作为分隔符来解析数据。
2) DelimiterBasedFrameDecoder： 使用自定义的特殊字符作为消息的分隔符。
3) HttpObjectDecoder： 一个 HTTP 数据的解码器
4) LengthFieldBasedFrameDecoder： 通过指定长度来标识整包消息， 这样就可以自动的处理黏包和半包消息。

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7 其它编码器

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