Netty源码阅读之解码器简析

ゝ一世哀愁。 2023-02-12 11:24 81阅读 0赞

通过网络传输过来的数据，需要通过netty中的解码器进行处理，其中抽象类ByteToMessageDecoder中定义了相应的处理方法。

不妨先来围观下该类的继承关系：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbGlzaGFkYWE_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

由上图可以明白，该类实现了ChannelHandler这个接口，所以，说到底，解码器就是一个特殊的handler而已。

查看channelRead()方法:

public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
            if (msg instanceof ByteBuf) {   //查看是否是ByteBuf类型的数据
                CodecOutputList out = CodecOutputList.newInstance();
                try {
                    ByteBuf data = (ByteBuf) msg;
                    first = cumulation == null;
                    if (first) {
                        cumulation = data;//第一次进来，初始化累加器
                    } else {
                        cumulation = cumulator.cumulate(ctx.alloc(), cumulation, data);//对累加器进行累加操作
                    }
                   
                    callDecode(ctx, cumulation, out);//调用子类进行解码操作
                } catch (DecoderException e) {
                    throw e;
                } catch (Throwable t) {
                    throw new DecoderException(t);
                } finally {
                    if (cumulation != null && !cumulation.isReadable()) {
                        numReads = 0;
                        cumulation.release();
                        cumulation = null;
                    } else if (++ numReads >= discardAfterReads) {
                        // We did enough reads already try to discard some bytes so we not risk to see a OOME.
                        // See https://github.com/netty/netty/issues/4275
                        numReads = 0;
                        discardSomeReadBytes();
                    }
    
                    int size = out.size();
                    decodeWasNull = !out.insertSinceRecycled();
                    fireChannelRead(ctx, out, size);//向后传播channelRead事件
                    out.recycle();
                }
            } else {
                ctx.fireChannelRead(msg);
            }
        }

那么，通过上边的源码我们不难总结出解码的步骤:

1.累加字节流，也即想对ByteBuf进行写入等操作

2.调用子类的解码逻辑

3.将解码后的数据（ByteBuf）向后传播，提交给下一个步骤进行业务处理。

这里主要分析一下累加器的逻辑：

public static final ByteToMessageDecoder.Cumulator MERGE_CUMULATOR = new ByteToMessageDecoder.Cumulator() {
            public ByteBuf cumulate(ByteBufAllocator alloc, ByteBuf cumulation, ByteBuf in) {
                ByteBuf buffer;
                if (cumulation.writerIndex() <= cumulation.maxCapacity() - in.readableBytes() && cumulation.refCnt() <= 1) {
                    buffer = cumulation;
                } else {
                    buffer = ByteToMessageDecoder.expandCumulation(alloc, cumulation, in.readableBytes());//进行扩容操作
                }
    
                buffer.writeBytes(in);//向原有的缓存中添加数据
                in.release();//释放新添加的资源
                return buffer;
            }
        };

Netty中预置了一些丰富的解码器，这里简单介绍下：  
  
**1.LineBasedFrameDecoder解码器**  
  
     遇到\\n或者\\r\\n将当前的数据段当做一个完整报文。  
  
**2.DelimiterBasedFrameDecoder解码器**  
  
     以特定的结束符号作为消息结束的标志，分隔符号可以自己指定。  
  
**3.FixedLengthFrameDecoder 解码器**  
  
     使用固定的长度进行解码，使用的时候并不需要考虑TCP的黏包/拆包问题。  
  
**4.LengthFieldBasedFrameDecoder 解码器**  
  
     将报文分为报文头/报文体，根据报文中的LENGTH字段确定报文的长度。

对比前面三种解码器这个解码器略显复杂，

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbGlzaGFkYWE_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

其中，**maxFrameLength**为发送的数据帧最大长度；**lengthFieldOffset**为长度区域初始下标；**lengthFieldLength**用于描述长度区域的长度；**lengthAdjustment** 为（发送字节的长度-长度域的大小）；**initialBytesToStrip**为接收的数据发送包去除前initialBytesToStrip位；

**failFast **默认值为true，读取到长度域超过maxFrameLength，就抛出一个 TooLongFrameException，当设置为false时，只有真正读取完长度域的字节之后，才会抛出 TooLongFrameException，默认情况下设置为true；

**ByteOrder**表示数据存储采用大端模式或者小端模式；

不妨通过官方给出的几个例子来做下简要说明：

ex1:

* lengthFieldOffset = 0
    * lengthFieldLength = 2
    * lengthAdjustment  = 0
    * initialBytesToStrip = 0
    
    * 解码前 (14 bytes)                 解码后 (14 bytes)
    * +--------+----------------+      +--------+----------------+
    * | Length | Actual Content |----->| Length | Actual Content |
    * | 0x000C | "HELLO, WORLD" |      | 0x000C | "HELLO, WORLD" |
    * +--------+----------------+      +--------+----------------+

ex2:

ex3:

* lengthFieldOffset   =  0
    * lengthFieldLength   =  2
    * lengthAdjustment    = -2 (= the length of the Length field)
    * initialBytesToStrip =  0
    
    * 解码前 (14 bytes)                 解码后 (14 bytes)
    * +--------+----------------+      +--------+----------------+
    * | Length | Actual Content |----->| Length | Actual Content |
    * | 0x000E | "HELLO, WORLD" |      | 0x000E | "HELLO, WORLD" |
    * +--------+----------------+      +--------+----------------+

ex4:

ex5:

ex6:

* lengthFieldOffset   = 1 (= the length of HDR1)
    * lengthFieldLength   = 2
    * lengthAdjustment    = 1 (= the length of HDR2)
    * initialBytesToStrip = 3 (= the length of HDR1 + LEN)
    
    
    * 解码前 (16 bytes)                               解码后 (13 bytes)
    * +------+--------+------+----------------+      +------+----------------+
    * | HDR1 | Length | HDR2 | Actual Content |----->| HDR2 | Actual Content |
    * | 0xCA | 0x000C | 0xFE | "HELLO, WORLD" |      | 0xFE | "HELLO, WORLD" |
    * +------+--------+------+----------------+      +------+----------------+

相信通过以上的几个例子，相信读者能够大致了解**LengthFieldBasedFrameDecoder** 这个解码器的使用方法了。

**注：参考内容**

Netty黏包以及拆包相关资料:

[什么是 TCP 拆、粘包？如何解决？][TCP]

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[TCP]: https://juejin.im/post/5b67902f6fb9a04fc67c1a24