Netty学习之读netty权威指南（三）

前两个博客磕磕绊绊的写完了客户端和服务端的例子，今天就来研究一点更深入的东西。

TCP的粘包和拆包

这个是我在网上找到的解释粘包和拆包的博客，看着还可以：解释拆包粘包。

下面咱们介绍一下书上咋说的，TCP是个流协议，什么是流，就是一大串没有边界的数据，大家可以想象一下河里的水。TCP底层不了解咱们上层业务数据的具体含义，它会根据TCP缓冲区的实际情况对数据进行划分，所以在业务上可以认为，一个完整的业务数据可能会被TCP拆分成多个包进行发送，也可能把多个小包合成一个包进行发送，这就是TCP的拆包和粘包。

图示TCP粘包拆包

书上是下面这样解释上图的

TCP拆包粘包发生的原因

应用程序写入的大小大于套接字缓冲区的大小
进行MSS大小的分片
以太网帧的payload大于MTU进行ip分片

图示:

如何解决粘包拆包

消息定长
消息末尾添加换行符或指定标识
将消息分为消息头和消息体消息头中含有消息体的长度
更复杂的应用层协议

下面咱们在代码里看看(还是写代码舒服)

TimeServerHandler：加了一个请求计数器

package NettyTestTCP;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;public class TimeServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {private int counter = 0;/*** 服务端读取到网络数据后的处理*/@Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {ByteBuf byteBuf = (ByteBuf) msg;byte[] bytes = new byte[byteBuf.readableBytes()];byteBuf.readBytes(bytes);String body = new String(bytes,"UTF-8");System.out.println("服务端得到的请求次数:"+ ++counter);String currentTime = "获取当前时间".equals(body)?new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss").format(new Date()):"指令有误";ByteBuf buf = Unpooled.copiedBuffer(currentTime.getBytes());//将消息写到缓冲数组中ctx.write(buf);}@Overridepublic void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//将消息推到SocketChannel中发送给客户端ctx.flush();}@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {cause.printStackTrace();ctx.close();}
}

TimeClientHandler:加了一个返回计数器

package NettyTestTCP;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;public class TimeClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<ByteBuf> {private final ByteBuf sendMsg;private int counter = 0;public TimeClientHandler() {byte[] bytes = "获取当前时间".getBytes();sendMsg = Unpooled.buffer(bytes.length);sendMsg.writeBytes(bytes);}//读取到服务器端的数据后的操作@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, ByteBuf byteBuf) throws Exception {byte[] bytes = new byte[byteBuf.readableBytes()];byteBuf.readBytes(bytes);String body = new String(bytes,"UTF-8");System.out.println("当前时间是："+body +",-------"+ ++counter);System.out.println();}/*客户端被通知channel活跃以后，做事*/@Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//往服务器写数据for (int i = 0;i<100;i++){byte[] bytes = "获取当前时间".getBytes();ByteBuf sendMsg = Unpooled.buffer(bytes.length);sendMsg.writeBytes(bytes);ctx.writeAndFlush(sendMsg);}}@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)throws Exception {cause.printStackTrace();ctx.close();}
}

结果如下所示

服务端应该接收到100次请求但是只有30多次

客户端应该得到100次响应但是只有三次

利用LineBasedFrameDecoder解决TCP粘包问题

为了解决TCP 的粘包和拆包问题Netty提供了许多种编解码器用来处理，只要咱们掌握了这些类库的使用，粘包拆包问题就贼简单，甚至咱们都不需要知道它是咋搞的这也是其他NIO框架无法比拟的。下面开始搞咱们上边的问题还是以时间服务器来说

TimeClient：

package NettyTestTCPNew;import LineBase.LineBaseClientHandler;
import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.LineBasedFrameDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;public class TimeClient {public void connect(int port, String host)  {//配置客户端的NIO线程EventLoopGroup eventLoopGroup = new NioEventLoopGroup();try {//服务器端是ServerBootstrapBootstrap bootstrap = new Bootstrap();bootstrap.group(eventLoopGroup).channel(NioSocketChannel.class)//.option(ChannelOption.TCP_NODELAY,true).remoteAddress("127.0.0.1",9999).handler(new ChannelInitializerImp());//发起异步连接ChannelFuture  channelFuture = bootstrap.connect().sync();//等待客户端的连接关闭channelFuture.channel().closeFuture().sync();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}finally {//释放IO线程组eventLoopGroup.shutdownGracefully();}}private static class ChannelInitializerImp extends ChannelInitializer<Channel> {@Overrideprotected void initChannel(Channel ch) throws Exception {//跟服务端一样加了这个编解码器ch.pipeline().addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024*100000));// socketChannel.pipeline().addLast(new StringDecoder());ch.pipeline().addLast(new TimeClientHandler());}}public static void main(String[] args) {new TimeClient().connect(8989,"127.0.0.1");}
}

TimeClientHandler:

package NettyTestTCPNew;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.util.CharsetUtil;import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class TimeClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<ByteBuf> {private AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);//读取到服务器端的数据后的操作@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, ByteBuf byteBuf) throws Exception {
//        byte[] bytes = new byte[byteBuf.readableBytes()];
//        byteBuf.readBytes(bytes);
//        String body = new String(bytes,"UTF-8");System.out.println("当前时间是："+byteBuf.toString(CharsetUtil.UTF_8) +",-------"+ counter.incrementAndGet());}/*客户端被通知channel活跃以后，做事*/@Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//往服务器写数据ByteBuf sendMsg = null;String msg = "获取当前时间";for (int i = 0;i<100;i++){sendMsg = Unpooled.buffer(msg.length());sendMsg.writeBytes(msg.getBytes());ctx.writeAndFlush(sendMsg);}}@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)throws Exception {cause.printStackTrace();ctx.close();}
}

TimeServer：

package NettyTestTCPNew;import LineBase.LineBaseEchoServer;
import LineBase.LineBaseServerHandler;
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.LineBasedFrameDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;import java.net.InetSocketAddress;public class TimeServer {public void bind() throws Exception {//两个线程组，各包含一组NIO线程EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();try {//ServerBootstrap是Netty的启动NIO的辅助类，目的降低服务端开发的难度ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();bootstrap.group(bossGroup, workGroup).channel(NioServerSocketChannel.class)/*指定使用NIO进行网络传输*/.localAddress(new InetSocketAddress(9999))/*指定服务器监听端口*//*服务端每接收到一个连接请求，就会新启一个socket通信，也就是channel，所以下面这段代码的作用就是为这个子channel增加handle*///绑定一个处理请求的类  我这里用一个匿名内部类写了.childHandler(new ChannelInitializerImp());//绑定端口     ChannelFuture异步回调 一直阻塞直到连接完成ChannelFuture future = bootstrap.bind().sync();//等待服务器监听端口关闭System.out.println("服务启动了");future.channel().closeFuture().sync();}finally {//关系线程池bossGroup.shutdownGracefully();workGroup.shutdownGracefully();}}private static class ChannelInitializerImp extends ChannelInitializer<Channel> {@Overrideprotected void initChannel(Channel ch) throws Exception {ch.pipeline().addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024));ch.pipeline().addLast(new TimeServerHandler());}}public static void main(String[] args) throws Exception {int port = 8989;new TimeServer().bind();}
}

TimeServerHandler：

package NettyTestTCPNew;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;public class TimeServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {private int counter = 0;/*** 服务端读取到网络数据后的处理*/@Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {ByteBuf byteBuf = (ByteBuf) msg;byte[] bytes = new byte[byteBuf.readableBytes()];byteBuf.readBytes(bytes);String body = new String(bytes,"UTF-8");System.out.println("服务端得到的请求:"+ body+" ,===== "+ ++counter);String currentTime = "获取当前时间".equals(body)?new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss").format(new Date()):"指令有误";ByteBuf buf = Unpooled.copiedBuffer(currentTime.getBytes());//将消息发给客户端ctx.writeAndFlush(buf);}@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {cause.printStackTrace();ctx.close();}
}

具体的实现方法如下所示:

LineBasedFrameDecoder 的工作原理是它依次遍历 ByteBuf 中的可读字节，判断看是否有 "\n” 或者 "\r\n”，如果有，就以此位置为结束位置，从可读索引到结束位置区间的字节就组成了一行。它是以回车换行符为结束标记的解码器，支持配置单行的最大长度，如果连续读取到最大长度后仍然没有发现换行符，会抛出异常，同时忽略掉之前读取到的异常码流。

StringDecoder 解码器工作原理将接收到的对象转换成字符串，然后继续调用后面的 Hander。

LineBasedFrameDecoder + StringDecoder 组合就是按行切换的文本解码器，它被设计用来支持 TCP 的粘包与拆包。

1）LineBasedFrameDecoder(final int maxLength)

2）LineBasedFrameDecoder(final int maxLength, final boolean stripDelimiter, final boolean failFast)

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