第04篇:手写JavaRPC框架之搞定网络通信

作者: 西魏陶渊明

博客: https://blog.springlearn.cn/

天下代码一大抄, 抄来抄去有提高, 看你会抄不会抄！

一、前言

听说你Sql写的很溜，那么你知道服务端的Sql是如何被传输到SQL服务器执行的吗?
听说你10分钟能写两个接口，那你知道数据是如何在两个系统中通讯的吗?
听说你微服务玩的很熟练,那你知道微服务的基础是什么吗?

可以这样说，我们写的任何系统都离不开通讯，离不开网络编程，就没有现在我们发达的互联网世界。就没有什么分布式，没有什么微服务。所以由此可见网络编程是非常基础的知识。

但是我们思考下，有多少同学真正使用过Java网络通信的API了呢? 相信百分之80的小伙伴可能都没用过? 为什么呢? 因为我们站在巨人的肩膀上, 底层的代码都被层层的封装起来了,为了使我们能专注于业务的开发。这虽然提高了我们的开发效率。但是呢? 从另一个方面讲,他不利于我们的技术成长,使我们只会用，而不去思考为什么这么用。逐渐沦为CRUD Body。

个人如果想成长，想打破这种现状, 那么网络通信是一定要掌握的，当你掌握了这些，才算掌握了一点核心技术。当你掌握了这些，才能收获一些不一样的东西，看问题的维度又会有所提升。

本系列文章, 我们会一起来写RPC框架,而网络通讯是必要要掌握的知识,如果说以前你不懂,那么没关系跟着小编来Coding。我们一起来从0到1搭建一个网络通信层,然后以此为基础实现一个Java RPC框架吧。

二、目标

2.1 目标介绍

本篇文章是我们的第四篇，内容主要是实现网络通讯。通信层框架主要使用的是Netty进行实现, 说到Netty可能很多同学都没有用过。而要想实现通讯Netty就必须要知道，所以本篇内容篇幅较多。

第一个目标,快速学习Netty的架构,掌握Netty 核心的API,最终唯我所用。
第二个目标,使用Netty完成我们的通信层。

内容非常的硬核,难度指数比较大,也主要是偏向于实战。请专注学习,内容中如果有差错,欢迎提出。小编会积极回复,并改正。

三、Netty API 学习

前面第三篇我们学习了搞定序列化,在上一篇中我们介绍了这幅图,序列化就是将数据转换成二进制数据,在网络管道中传输。今天开头还是这一张图, 不过今天要说的不在是里面的数据,而是要研究下如何来构建一个通信的管道。本篇文章我们要利用Netty搭建一个网络管道。

这张图是对第一张图的一个细化，可以看到在这个管道的里面有一个双向的数据流【双工】。

客服端向服务端发送数据，服务端也可以同时向客户端发送数据。这个过程叫做全双工。为什么呢? 因为这个管道是TCP管道。我们所知道的Dubbo也是在此基础上实现的。所以说dubbo和http是平级的关系。

一个inbound入栈方向，负责将二进制数据转换成Java对象
一个outbound出库方向，负责将Java对象转换成二进制对象

3.1 ChannelPipeline 网络管道

上面的那个管道在Netty中就是 ChannelPipeline, ChannelPipeline 是Netty 中一个非常重要的组件,我们说的管道,就可以理解成是这个类，在这个管道中有两个方向的流向。如下

ChannelInboundHandler 入栈
ChannelOutboundHandler 出栈

只有管道还不行，要对管道中流动的数据进行处理。怎么来处理呢? 就是 ChannelHandler

3.2 ChannelHandler 管道处理器

ChannelHandle 通道处理器是最顶层接口, ChannelHandler 和 ChannelPipeline 的关系,好比这张图。

ChannelPipeline 相当于是管道,而 ChannelHandler 相当于管道中的每个拦路虎, 通过对数据的拦截,然后进行处理。下面这张图比较形象。

Netty 要想学的好, ChannelHandler 学习不能少,下面是 Netty 中 ChannelHandler 的类关系图。想要处理数据只用继承这其中的一些类就可以了。

请记住这张图,我们下面会利用这些管道处理器来实现我们的网络通信。

3.3 入栈管道解码器

编码器本质上就是一个 ChannelHandler, 所以上图我们也能看出来它是实现了 ChannelHandler的。

二进制数据转换成Java对象就要我们来搞一个入栈的解码器,通过上面的图我们知道Netty给我们提供了一个
入栈方向的类。ByteToMessageDecoder。那么我们就先实现他,直接看代码。

/*** 请求解码器负责将二进制数据转换成能处理的协议* 个人博客：https://java.springlearn.cn* 公众号：西魏陶渊明  ｛关注获取学习源码｝*/
@Slf4j
public abstract class ChannelDecoder extends ByteToMessageDecoder {/*** 解码方法** @param ctx 通道上下文信息* @param in  网络传过来的信息(注意粘包和拆包问题)* @param out in中的数据转换成对象调用out.add方法* @throws Exception 未知异常*/@Overridepublic void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {doDecode(ctx, in, out);}/*** 解码方法** @param ctx 通道上下文信息* @param in  网络传过来的信息(注意粘包和拆包问题)* @param out in中的数据转换成对象调用out.add方法* @throws Exception 未知异常*/protected abstract void doDecode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception;
}

doDecode 方法,通过读取ByteBuf中数据,然后经过的规则处理,就是协议处理,然后反序列化成Java对象,然后调用out.add()。
这个规则处理，就是协议，我们在本系列文章的第二篇,就说了我们的协议是什么,如下这张图。那么我们就按照这个规则来解析数据吧。

实际上这里我们还要面对黏包和拆包的问题。什么是黏包和拆包呢？

3.4 黏包和拆包及解决方案

我们举一个例子,前两天某某国前首相安老三,遇到刺客了。这时候你很悲伤想发一个说说: 只要人没事就好。

拆包:

只要人没事就好 = 只要人没 + 事就好。

就是形容一条完整的数据报文,因为某些原因,数据被分成多段进行传输了,当你读取数据的时候,读到的不是完整的数据，而是一半的数据。此时意思就比较尴尬了。只要人没，事就好