Netty 是异步、事件驱动的网络框架，可以用于开发高性能的网络服务器程序。

传统的多线程服务端程序是 Blocking （阻塞的），也就是接受客户端连接，读数据，发送数据是阻塞的，线程必须处理完才能继续下一个请求。而 Netty 的 NIO 采用事件机制，将连接，读，写分开，使用很少的线程就能够异步 IO。Netty 是在 Java NIO 的基础上的一层封装。

Netty 的官方文档和入门手册已经非常详细了，几乎是手把手的实现了 DISCARD ，ECHO 和 TIMESERVER 的例子，把官方的例子实现一遍对 Netty 就会有一点的了解了。

使用 LineBasedFrameDecoder 解决 TCP 粘包问题

TCP 粘包拆包

首先要了解 TCP 的粘包和拆包，TCP 是一个流协议，是一串没有边界的数据，TCP 并不了解上层业务数据含义，他会根据 TCP 缓冲区实际情况进行包划分，所以业务上，一个完整的包可能被 TCP 拆分为多个包发送，也可能把多个小包封装为一个大数据包发送。

业界对 TCP 粘包和拆包的解决方案：

  • 消息定长，固定长度，不够补位
  • 包尾增加回车换行符进行切割，FTP
  • 将消息分为消息头和消息体，在消息头中包含消息总长度，通常设计一个字段用 int32 来表示消息长度
  • 其他应用层协议

Netty 提供了半包解码器来解决 TCP 粘包拆包问题。

private class ChildChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
  @Override
  protected void initChannel(SocketChannel arg0) throws Exception {
    arg0.pipeline().addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024));
    arg0.pipeline().addLast(new StringDecoder());
    arg0.pipeline().addLast(new TimeServerHandler());
  }
}

对于使用者，只需要将支持半包解码的 Handler 添加到 ChannelPipeline 即可。

LineBasedFrameDecoder 原理是依次遍历 ByteBuf 中可读字节，判断是否有 \n 或 \r\n ，有则以此为结束，组成一行。

StringDecoder 是将接受到的对象转成字符串，然后调用后面的 Handler，LineBasedFrameDecoder 和 StringDecoder 组合就是按行切换的文本解码器。

分隔符和定长解码器

就像上文说的 TCP 以流进行传输，上层应用对消息进行区分，采用的方式：

  • 固定长度
  • 回车换行作为结束符
  • 特殊分隔符作为结束
  • 定义消息头，包含消息总长度

Netty 对这四种方式做了抽象，提供四种解码器来解决对应的问题。上面使用了 LineBasedFrameDecoder 解决了 TCP 的粘包问题，另外还有两个比较常用的 DelimiterBaseFrameDecoder 和 FixedLengthFrameDecoder。

DelimiterBaseFrameDecoder 是分隔符解码器，而 FixedLengthFrameDecoder 是固定长度解码器。

ch.pipeline().addLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(1024, delimiter));
ch.pipeline().addLast(new FixedLengthFrameDecoder(20));

对应的源代码可以参考这里

Netty 实际用途

Netty 在 RPC 框架中有大量的使用，提到 RPC 就不得不提 Java 的编解码。Java 序列化的主要目的：

  • 对象持久化
  • 网络传输

但是 Java 序列化也有缺陷：

  • 无法跨语言使用
  • 序列化后码流太大
  • 序列化性能不行

代码库：https://gitlab.com/einverne/netty-guide-book

reference