LineBasedFrameDecoder 行解码器，回车换行符解决 TCP 粘包

亦凉 2022-04-17 00:29 2265阅读 0赞

## LineBasedFrameDecoder ##

为了解决 TCP 粘包/拆包导致的半包读写问题，Netty 默认提供了许多种编解码器用于处理半包

本文将学习 LineBasedFrameDecoder ：基于行的帧解码器，配合 StringDecoder 解码器一同使用

>         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)

# 服务端 #

本文仍然以 《[TCP 粘包/拆包说明 及 异常案例][TCP _ _]》的示例进行改写。

**TimeServer 内容如下：**

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
    import io.netty.channel.ChannelFuture;
    import io.netty.channel.ChannelInitializer;
    import io.netty.channel.ChannelOption;
    import io.netty.channel.EventLoopGroup;
    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;
    /**
     * Created by Administrator on 2017/5/16.
     */
    public class TimeServer {
        public static void main(String[] args) {
            int port = 9898;
            new TimeServer().bind(port);
        }
    
        public void bind(int port) {
            /**
             * interface EventLoopGroup extends EventExecutorGroup extends ScheduledExecutorService extends ExecutorService
             * 配置服务端的 NIO 线程池,用于网络事件处理，实质上他们就是 Reactor 线程组
             * bossGroup 用于服务端接受客户端连接，workerGroup 用于进行 SocketChannel 网络读写*/
            EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
            EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
            try {
                /** ServerBootstrap 是 Netty 用于启动 NIO 服务端的辅助启动类，用于降低开发难度
                 * */
                ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
                b.group(bossGroup, workerGroup)
                        .channel(NioServerSocketChannel.class)
                        .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)
                        .childHandler(new ChildChannelHandler());
    
                /**服务器启动辅助类配置完成后，调用 bind 方法绑定监听端口，调用 sync 方法同步等待绑定操作完成*/
                ChannelFuture f = b.bind(port).sync();
    
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",服务器开始监听端口，等待客户端连接.........");
                /**下面会进行阻塞，等待服务器连接关闭之后 main 方法退出，程序结束
                 * */
                f.channel().closeFuture().sync();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                /**优雅退出，释放线程池资源*/
                bossGroup.shutdownGracefully();
                workerGroup.shutdownGracefully();
            }
        }
    
        private class ChildChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
            @Override
            protected void initChannel(SocketChannel arg0) throws Exception {
                /**
                 * 添加 LineBasedFrameDecoder 与 StringDecoder解码器
                 */
                arg0.pipeline().addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024));
                arg0.pipeline().addLast(new StringDecoder());
                arg0.pipeline().addLast(new TimeServerHandler());
            }
        }
    }

重点在第 61-62行，新增了两个解码器。

**TimeServerHandler 内容如下：**

import io.netty.buffer.ByteBuf;
    import io.netty.buffer.Unpooled;
    import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
    import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
    import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
    /**
     * Created by Administrator on 2017/5/16.
     * ChannelInboundHandlerAdapter extends ChannelHandlerAdapter 用于对网络事件进行读写操作
     */
    public class TimeServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
        /**
         * 因为多线程，所以使用原子操作类来进行计数
         */
        private static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();
    
        /**
         * 收到客户端消息，自动触发
         *
         * @param ctx
         * @param msg
         * @throws Exception
         */
        @Override
        public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
            /**
             * 这个 msg 已经是解码成功的消息，所以不再需要像以前一样使用 ByteBuf 进行编码
             * 直接转为 string 字符串即可*/
            String body = (String) msg;
            System.out.println((atomicInteger.addAndGet(1)) + "--->" + Thread.currentThread().getName() + ",The server receive  order : " + body);
    
            /**回复消息
             * copiedBuffer：创建一个新的缓冲区，内容为里面的参数
             * 通过 ChannelHandlerContext 的 write 方法将消息异步发送给客户端
             * 注意解决 TCP 粘包的策略之一就是：在包尾增加回车换行符进行分割
             * System.getProperty("line.separator");屏蔽了 Windows和Linux的区别
             * windows 系统上回车换行符 "\n",Linux 系统上是 "/n"
             * */
            String respMsg = "I am Server，消息接收 success!" + Thread.currentThread().getName() + System.getProperty("line.separator");
            ByteBuf respByteBuf = Unpooled.copiedBuffer(respMsg.getBytes());
            /**
             * 每次写的时候，同时刷新，防止 TCP 粘包
             */
            ctx.writeAndFlush(respByteBuf);
        }
    
        @Override
        public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
            System.out.println("-----客户端关闭:" + ctx.channel().remoteAddress());
            /**当发生异常时，关闭 ChannelHandlerContext，释放和它相关联的句柄等资源 */
            ctx.close();
        }
    }

重点在第 33 行：将解码成功的消息直接转为了字符串；第 43 行：发送的消息以回车换行符结尾。第 48 行：每次写的同时进行刷新。

# 客户端 #

**TimeClient 内容如下：**

import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
    import io.netty.channel.ChannelFuture;
    import io.netty.channel.ChannelInitializer;
    import io.netty.channel.ChannelOption;
    import io.netty.channel.EventLoopGroup;
    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;
    /**
     * Created by Administrator on 2017/5/16.
     */
    public class TimeClient {
        /**
         * 使用 1 个线程模拟 1 个客户端
         *
         * @param args
         */
        public static void main(String[] args) {
            for (int i = 0; i < 1; i++) {
                new Thread(new MyThread()).start();
            }
        }
    
        static class MyThread implements Runnable {
    
            @Override
            public void run() {
                connect("192.168.1.20", 9898);
            }
    
            public void connect(String host, int port) {
                /**配置客户端 NIO 线程组/池*/
                EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
                try {
                    /**Bootstrap 与 ServerBootstrap 都继承(extends)于 AbstractBootstrap
                     * 创建客户端辅助启动类,并对其配置,与服务器稍微不同，这里的 Channel 设置为 NioSocketChannel
                     * 然后为其添加 Handler，这里直接使用匿名内部类，实现 initChannel 方法
                     * 作用是当创建 NioSocketChannel 成功后，在进行初始化时,将它的ChannelHandler设置到ChannelPipeline中，用于处理网络I/O事件*/
                    Bootstrap b = new Bootstrap();
                    b.group(group).channel(NioSocketChannel.class)
                            .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
                            .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                                @Override
                                public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                                    /**
                                     * 添加 LineBasedFrameDecoder、StringDecoder 解码器
                                     */
                                    ch.pipeline().addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024));
                                    ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());
                                    ch.pipeline().addLast(new TimeClientHandler());
                                }
                            });
    
                    /**connect：发起异步连接操作，调用同步方法 sync 等待连接成功*/
                    ChannelFuture channelFuture = b.connect(host, port).sync();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",客户端发起异步连接..........");
    
                    /**等待客户端链路关闭*/
                    channelFuture.channel().closeFuture().sync();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    /**优雅退出，释放NIO线程组*/
                    group.shutdownGracefully();
                }
            }
        }
    }

重点在第 54-55 行，新加两个解码器，和服务器一样。

**TimeClientHandler 内容如下：**

import io.netty.buffer.ByteBuf;
    import io.netty.buffer.Unpooled;
    import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
    import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
    import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
    /**
     * Created by Administrator on 2017/5/17.
     * 用于对网络事件进行读写操作
     */
    public class TimeClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    
        /**
         * 因为 Netty 采用线程池，所以这里使用原子操作类来进行计数
         */
        private static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();
    
        /**
         * 当客户端和服务端 TCP 链路建立成功之后，Netty 的 NIO 线程会调用 channelActive 方法
         */
        @Override
        public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
            /**
             * 连续发送 50 条数据
             */
            for (int i = 0; i < 50; i++) {
                /**
                 * 解决 TCP 粘包的策略之一就是：在包尾增加回车换行符进行分割
                 * System.getProperty("line.separator");屏蔽了 Windows和Linux的区别
                 * windows 系统上回车换行符 "\n",Linux 上是 "/n"
                 */
                String reqMsg = (i + 1) + ",我是客户端 " + Thread.currentThread().getName() + System.getProperty("line.separator");
                byte[] reqMsgByte = reqMsg.getBytes("UTF-8");
                ByteBuf reqByteBuf = Unpooled.buffer(reqMsgByte.length);
                /**
                 * writeBytes：将指定的源数组的数据传输到缓冲区
                 * 调用 ChannelHandlerContext 的 writeAndFlush 方法将消息发送给服务器
                 */
                reqByteBuf.writeBytes(reqMsgByte);
                /**
                 * 每次发送的同时进行刷新
                 */
                ctx.writeAndFlush(reqByteBuf);
            }
        }
    
        /**
         * 当服务端返回应答消息时，channelRead 方法被调用，从 Netty 的 ByteBuf 中读取并打印应答消息
         */
        @Override
        public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
            /**
             * 这个 msg 已经是解码成功的消息，所以不再需要像以前一样使用 ByteBuf 进行编码
             * 直接转为 string 字符串即可*/
            String body = (String) msg;
            System.out.println((atomicInteger.addAndGet(1)) + "---" + Thread.currentThread().getName() + ",Server return Message：" + body);
        }
    
        /**
         * 当发生异常时，打印异常 日志，释放客户端资源
         */
        @Override
        public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
            /**释放资源*/
            ctx.close();
        }
    }

重点在第 35 行：发送包的结尾以回车换行符结尾；第 58 行：将解码成功的消息直接转为字符串。

# 运行测试 #

同样先开服务器，再开客户端，客户端输出如下：

> 客户端输出如下：
> 
> Thread-0,客户端发起异步连接..........  
> 1---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 2---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 3---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 4---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 5---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 6---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 7---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 8---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 9---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 10---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1
> 
> ...........省略 30 行............  
> 41---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 42---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 43---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 44---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 45---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 46---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 47---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 48---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 49---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1  
> 50---nioEventLoopGroup-2-1,Server return Message：I am Server，消息接收 success!nioEventLoopGroup-3-1
> 
> 服务器输出如下：
> 
> main,服务器开始监听端口，等待客户端连接.........  
> 1--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 1,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 2--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 2,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 3--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 3,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 4--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 4,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 5--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 5,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 6--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 6,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 7--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 7,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 8--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 8,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 9--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 9,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 10--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 10,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1
> 
> ...........省略 30 行............  
> 41--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 41,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 42--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 42,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 43--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 43,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 44--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 44,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 45--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 45,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 46--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 46,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 47--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 47,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 48--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 48,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 49--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 49,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1  
> 50--->nioEventLoopGroup-3-1,The server receive  order : 50,我是客户端 nioEventLoopGroup-2-1

由此可见 TCP 粘包问题完美解决。

本文介绍的是对于以回车换行符结束的消息处理，如果对方发送的消息不是以换行符结束，那么 Netty 也提供了其它的解码器，后续会继续讲解。

下一篇《[DelimiterBasedFrameDecoder 自定义分隔符解码器，解决 TCP 粘包][DelimiterBasedFrameDecoder _ TCP]》

[TCP _ _]: https://blog.csdn.net/wangmx1993328/article/details/83827963
[DelimiterBasedFrameDecoder _ TCP]: https://blog.csdn.net/wangmx1993328/article/details/83956282