使用Netty实现通用二进制协议的高效数据传输

Netty是一个高性能的NIO通信框架，提供异步的、事件驱动的网络编程模型。使用Netty可以方便用户开发各种常用协议的网络程序。例如：TCP、UDP、HTTP等等。

Netty的最新版本是3.2.7，官网地址是：http://www.jboss.org/netty

本文的主要目的是基于Netty实现一个通用二进制协议的高效数据传输。协议是通用的二进制协议，高效并且扩展性很好。

一个好的协议有两个标准：

（1）生成的传输数据要少，即数据压缩比要高。这样可以减少网络开销。

（2）传输数据和业务对象之间的转换速度要快。

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一、协议的定义

无论是请求还是响应，报文都由一个通用报文头和实际数据组成。报文头在前，数据在后。

（1）报文头：由数据解析类型，数据解析方法，编码，扩展字节，包长度组成，共16个字节：
       编码方式（1byte）、加密（1byte）、扩展1（1byte）、扩展2（1byte）、会话ID（4byte）、命令或者结果码（4byte）、数据包长（4byte）
（2）数据：由数据包长指定。请求或回复数据。类型对应为JAVA的Map<String,String>
       数据格式定义：
       字段1键名长度    字段1键名 字段1值长度    字段1值
       字段2键名长度    字段2键名 字段2值长度    字段2值
       字段3键名长度    字段3键名 字段3值长度    字段3值
       …    …    …    …
       长度为整型，占4个字节

  代码中用两个Vo对象来表示：XLRequest和XLResponse。

  1package org.jboss.netty.example.xlsvr.vo;
  2
  3import java.util.HashMap;
  4import java.util.Map;
  5
  6}

 

  1package org.jboss.netty.example.xlsvr.vo;
  2
  3import java.util.HashMap;
  4import java.util.Map;
  5
  6

二、协议的编码和解码

对于自定义二进制协议，编码解码器往往是Netty开发的重点。这里直接给出相关类的代码。

 

1package org.jboss.netty.example.xlsvr.codec;
2
3import java.nio.ByteBuffer;
4
5import org.jboss.netty.buffer.ChannelBuffer;
6import org.jboss.netty.buffer.ChannelBuffers;
7import org.jboss.netty.channel.ChannelHandlerContext;
8import org.jboss.netty.channel.Channels;
9import org.jboss.netty.channel.MessageEvent;
10import org.jboss.netty.channel.SimpleChannelDownstreamHandler;
11import org.jboss.netty.example.xlsvr.util.ProtocolUtil;
12import org.jboss.netty.example.xlsvr.vo.XLResponse;
13import org.slf4j.Logger;
14import org.slf4j.LoggerFactory;
15
16

 

 

1package org.jboss.netty.example.xlsvr.codec;
2
3import org.jboss.netty.buffer.ChannelBuffer;
4import org.jboss.netty.buffer.ChannelBuffers;
5import org.jboss.netty.channel.Channel;
6import org.jboss.netty.channel.ChannelHandlerContext;
7import org.jboss.netty.example.xlsvr.util.ProtocolUtil;
8import org.jboss.netty.example.xlsvr.vo.XLResponse;
9import org.jboss.netty.handler.codec.frame.FrameDecoder;
10
11}

 

  1package org.jboss.netty.example.xlsvr.util;
  2
  3import java.net.SocketAddress;
  4import java.nio.charset.Charset;
  5import java.util.HashMap;
  6import java.util.Map;
  7import java.util.Map.Entry;
  8
  9import org.jboss.netty.buffer.ChannelBuffer;
10import org.jboss.netty.buffer.ChannelBuffers;
11import org.jboss.netty.channel.Channel;
12
13

三、服务器端实现

服务器端提供的功能是：

1、接收客户端的请求（非关闭命令），返回XLResponse类型的数据。

2、如果客户端的请求是关闭命令：shutdown，则服务器端关闭自身进程。

为了展示多协议的运用，这里客户端的请求采用的是基于问本行（\n\r）的协议。

具体代码如下：

1package org.jboss.netty.example.xlsvr;
2
3import java.net.InetSocketAddress;
4import java.util.concurrent.Executors;
5
6import org.jboss.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
7import org.jboss.netty.channel.Channel;
8import org.jboss.netty.channel.ChannelPipeline;
9import org.jboss.netty.channel.group.ChannelGroup;
10import org.jboss.netty.channel.group.ChannelGroupFuture;
11import org.jboss.netty.channel.group.DefaultChannelGroup;
12import org.jboss.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannelFactory;
13import org.jboss.netty.example.xlsvr.codec.XLServerEncoder;
14import org.jboss.netty.handler.codec.frame.DelimiterBasedFrameDecoder;
15import org.jboss.netty.handler.codec.frame.Delimiters;
16import org.jboss.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
17import org.jboss.netty.util.CharsetUtil;
18import org.slf4j.Logger;
19import org.slf4j.LoggerFactory;
20
21

 

  1package org.jboss.netty.example.xlsvr;
  2
  3import java.util.Random;
  4
  5import org.jboss.netty.channel.Channel;
  6import org.jboss.netty.channel.ChannelFuture;
  7import org.jboss.netty.channel.ChannelHandlerContext;
  8import org.jboss.netty.channel.ChannelHandler.Sharable;
  9import org.jboss.netty.channel.ChannelStateEvent;
10import org.jboss.netty.channel.ExceptionEvent;
11import org.jboss.netty.channel.MessageEvent;
12import org.jboss.netty.channel.SimpleChannelHandler;
13import org.jboss.netty.example.xlsvr.vo.XLResponse;
14import org.slf4j.Logger;
15import org.slf4j.LoggerFactory;
16
17

四、客户端实现

客户端的功能是连接服务器，发送10次请求，然后发送关闭服务器的命令，最后主动关闭客户端。

关键代码如下：

1}

 

1}

 

1}

全文代码较多，写了很多注释，希望对读者有用，谢谢！

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