Java-Netty

Netty是一款用于快速开发高性能的网络应用程序的Java框架，正是因为有 Netty 的存在，网络编程领域 Java 才得以与 C++ 并肩而立。

• Netty 官网给出了有关 Netty 的整体功能模块结构

• Core核心层

提供底层网络通信抽象和实现，其中包括了可扩展的时间模型、通信API、支持零拷贝的buf等。

• Protocol Support 协议支持层

协议支持层基本上覆盖了主流协议的编解码实现，比如HTTP、SSL、WebSocket

• Transport Service 传输服务层

传输服务层提供了网络传输能力的定义和实现方法，支持 Socket、HTTP 隧道等。Netty 对 TCP、UDP 等数据传输做了抽象和封装

Netty流程

从功能上理解顺序

• 启动服务 -> 构建连接 -> 接受数据 -> 业务处理 -> 发送数据 -> 断开连接 -> 关闭服务

案例

• 初始化线程池
• 初始化channel
• 绑定端口并启动

@Sharable
public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
        ctx.write(msg);
    }

    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) {
        ctx.flush();
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        // Close the connection when an exception is raised.
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}


/**
 * Echoes back any received data from a client.
 */
public final class EchoServer {

    static final boolean SSL = System.getProperty("ssl") != null;
    static final int PORT = Integer.parseInt(System.getProperty("port", "8007"));

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // Configure SSL.
        final SslContext sslCtx;
        if (SSL) {
            SelfSignedCertificate ssc = new SelfSignedCertificate();
            sslCtx = SslContextBuilder.forServer(ssc.certificate(), ssc.privateKey()).build();
        } else {
            sslCtx = null;
        }

        // Configure the server.
        // 在官方的example中默认是Reactor主从多线程模式
        // 1.配置线程池
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        final EchoServerHandler serverHandler = new EchoServerHandler();
        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(bossGroup, workerGroup)
             .channel(NioServerSocketChannel.class) // 2.初始化channel类型
             .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 100) // 2.1.设置channel参数
             .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
              // 注册channelhandler，在netty中通过ChannelPipeline 去注册多个 ChannelHandler
             .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                 @Override
                 public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                     ChannelPipeline p = ch.pipeline();
                     if (sslCtx != null) {
                         p.addLast(sslCtx.newHandler(ch.alloc()));
                     }
                     //p.addLast(new LoggingHandler(LogLevel.INFO));
                     p.addLast(serverHandler);
                 }
             });

            // Start the server. 
            // 3.启动 通过bind() 方法会真正触发启动，sync() 方法则会阻塞
            ChannelFuture f = b.bind(PORT).sync();
            // Wait until the server socket is closed.
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            // Shut down all event loops to terminate all threads.
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

bind方法

private ChannelFuture doBind(final SocketAddress localAddress) {
    // 1.调用 initAndRegister()方法初始化Channel,接受返回到ChannelFuture。
    final ChannelFuture regFuture = initAndRegister();
  // 2.调用 ChannelFuture.channel方法，返回Channel。
    final Channel channel = regFuture.channel();
  // 3.调用 ChannelFuture.cause方法判断 initAndRegister()是否存在异常。存在异常则直接返回
    if (regFuture.cause() != null) {
        return regFuture;
    }
    // 4.调用 ChannelFuture.isDone方法，判断initAndRegister()方法是否执行完成。
    // 	 如果执行完成则调用bind0方法，如果没有执行完成，ChannelFuture 添加一个ChannelFutureListener回调监听，当initAndRegister()方法执行完成后回调operationComplete方法，调用调用 ChannelFuture.cause()方法判断initAndRegister()是否存在异常，无异常在执行bind0方法。
    if (regFuture.isDone()) {
        // At this point we know that the registration was complete and successful.
        ChannelPromise promise = channel.newPromise();
        doBind0(regFuture, channel, localAddress, promise);
        return promise;
    } else {
        // Registration future is almost always fulfilled already, but just in case it's not.
        final PendingRegistrationPromise promise = new PendingRegistrationPromise(channel);
        regFuture.addListener(new ChannelFutureListener() {
            @Override
            public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
                Throwable cause = future.cause();
                if (cause != null) {
                    // Registration on the EventLoop failed so fail the ChannelPromise directly to not cause an
                    // IllegalStateException once we try to access the EventLoop of the Channel.
                    promise.setFailure(cause);
                } else {
                    // Registration was successful, so set the correct executor to use.
                    // See https://github.com/netty/netty/issues/2586
                    promise.registered();

                    doBind0(regFuture, channel, localAddress, promise);
                }
            }
        });
        return promise;
    }
}

Channel

Netty网络通信组件、用于执行网络I/O操作。

• 提供网络相关配置信息

• Channel参数

  • SO_KEEPALIVE

    • 设置为 true 代表启用了 TCP SO_KEEPALIVE 属性，TCP 会主动探测连接状态，即连接保活

  • SO_BACKLOG

    • 已完成三次握手的请求队列最大长度，同一时刻服务端可能会处理多个连接，在高并发海量连接的场景下，该参数应适当调大

  • TCP_NODELAY

    • Netty 默认是 true，表示立即发送数据。如果设置为 false 表示启用 Nagle 算法，该算法会将 TCP 网络数据包累积到一定量才会发送，虽然可以减少报文发送的数量，但是会造成一定的数据延迟。Netty 为了最小化数据传输的延迟，默认禁用了 Nagle 算法

  • SO_SNDBUF TCP

    • 数据发送缓冲区大小

  • SO_RCVBUF

    • TCP数据接收缓冲区大小，TCP数据接收缓冲区大小

  • SO_LINGER

    • 设置延迟关闭的时间，等待缓冲区中的数据发送完成

  • CONNECT_TIMEOUT_MILLIS

    • 连接超时时间

• 常用的Channel类型

  • NioSocketChannel，异步的客户端 TCP Socket 连接。

  • NioServerSocketChannel，异步的服务器端 TCP Socket 连接。

  • NioDatagramChannel，异步的 UDP 连接。

  • NioSctpChannel，异步的客户端 Sctp 连接。

  • NioSctpServerChannel，异步的 Sctp 服务器端连接，这些通道涵盖了 UDP 和 TCP 网络 IO 以及文件 IO。

EventLoop

EventLoop并不是Netty独有的，它是一种事件等待和处理的程序模型，可以解决多线程资源消耗高的问题。

• 在 Netty 中 EventLoop 可以理解为 Reactor 线程模型的事件处理引擎，每个 EventLoop 线程都维护一个 Selector 选择器和任务队列 taskQueue。它主要负责处理 I/O 事件、普通任务和定时任务。Netty 中推荐使用 NioEventLoop 作为实现类。

• 上图是EventLoop常见模型
  • 每次出现事件的时候，Eventloop会将事件存放在Event Queue事件队列中，通过轮询取出事件执行或者将事件分发给响应的事件监听执行，事件执行的方式通常分为立即执行、延后执行、定期执行几种。

run方法

@Override
    protected void run() {
        for (;;) {
            try {
                try {
                    switch (selectStrategy.calculateStrategy(selectNowSupplier, hasTasks())) {
                    case SelectStrategy.CONTINUE:
                        continue;

                    case SelectStrategy.BUSY_WAIT:
                        // fall-through to SELECT since the busy-wait is not supported with NIO

                    case SelectStrategy.SELECT: // 处理select事件
                        // 轮训io事件
                        select(wakenUp.getAndSet(false));

                        // 'wakenUp.compareAndSet(false, true)' is always evaluated
                        // before calling 'selector.wakeup()' to reduce the wake-up
                        // overhead. (Selector.wakeup() is an expensive operation.)
                        //
                        // However, there is a race condition in this approach.
                        // The race condition is triggered when 'wakenUp' is set to
                        // true too early.
                        //
                        // 'wakenUp' is set to true too early if:
                        // 1) Selector is waken up between 'wakenUp.set(false)' and
                        //    'selector.select(...)'. (BAD)
                        // 2) Selector is waken up between 'selector.select(...)' and
                        //    'if (wakenUp.get()) { ... }'. (OK)
                        //
                        // In the first case, 'wakenUp' is set to true and the
                        // following 'selector.select(...)' will wake up immediately.
                        // Until 'wakenUp' is set to false again in the next round,
                        // 'wakenUp.compareAndSet(false, true)' will fail, and therefore
                        // any attempt to wake up the Selector will fail, too, causing
                        // the following 'selector.select(...)' call to block
                        // unnecessarily.
                        //
                        // To fix this problem, we wake up the selector again if wakenUp
                        // is true immediately after selector.select(...).
                        // It is inefficient in that it wakes up the selector for both
                        // the first case (BAD - wake-up required) and the second case
                        // (OK - no wake-up required).

                        if (wakenUp.get()) {
                            selector.wakeup();
                        }
                        // fall through
                    default:
                    }
                } catch (IOException e) {
                    // If we receive an IOException here its because the Selector is messed up. Let's rebuild
                    // the selector and retry. https://github.com/netty/netty/issues/8566
                    rebuildSelector0();
                    handleLoopException(e);
                    continue;
                }

                cancelledKeys = 0;
                needsToSelectAgain = false;
                final int ioRatio = this.ioRatio;
                if (ioRatio == 100) {
                    try {
                        processSelectedKeys(); // 处理io事件
                    } finally {
                        // Ensure we always run tasks.
                        runAllTasks(); // 处理所有任务
                    }
                } else {
                    final long ioStartTime = System.nanoTime();
                    try {
                        processSelectedKeys(); // 处理io事件
                    } finally {
                        // Ensure we always run tasks.
                        final long ioTime = System.nanoTime() - ioStartTime;
                        runAllTasks(ioTime * (100 - ioRatio) / ioRatio);
                    }
                }
            } catch (Throwable t) {
                handleLoopException(t);
            }
            // Always handle shutdown even if the loop processing threw an exception.
            try {
                if (isShuttingDown()) {
                    closeAll();
                    if (confirmShutdown()) {
                        return;
                    }
                }
            } catch (Throwable t) {
                handleLoopException(t);
            }
        }
    }

EventLoop良好的实践

• 网络连接建立过程中三次握手、安全认证的过程会消耗不少时间。建议使用Reactor混合模式采用 Boss 和 Worker 两个 EventLoopGroup。
• Reactor 线程模式适合处理耗时短的任务场景，耗时较长的 ChannelHandler 可以考虑维护一个业务线程池。避免 ChannelHandler 阻塞而造成 EventLoop 不可用。
• 如果业务逻辑执行时间较短，建议直接在 ChannelHandler 中执行。减少系统复杂度。
• 尽量少的ChannelHandler，尽量将业务独立出去。

ChannelPipeline

实际编码过程中，业务处理逻辑是 ChannelPipeline 中所定义的 ChannelHandler 完成的，Netty 服务编排层的核心组件 ChannelPipeline 和 ChannelHandler 为用户提供了 I/O 事件管理。

• 从ChannelPipeline注释上面抓的图

• channelPipeline采用责任链没事，Inbound入站、outbound出站。

• 每个 Channel 会绑定一个 ChannelPipeline，每一个 ChannelPipeline 都包含多个ChannelHandlerContext，所有 ChannelHandlerContext 之间组成了双向链表。ChannelPipeline 的双向链表分别维护了 HeadContext 和 TailContext 的头尾节点。自定义的 ChannelHandler 会插入到 Head 和 Tail 之间。
• ChannelHandlerContext包含了ChannelHandler 生命周期的所有事件。入站的时候是从headContext往tailContext执行，出站的时候tailContext往headContext执行。

serverBootstrap.childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
         @Override
         protected void initChannel(NioSocketChannel ch){
             ChannelPipeline channelPipeline = ch.pipeline();
             channelPipeline.addLast("idleHandler", new ServerIdleCheckHandler());
             channelPipeline.addLast("frameDecoder",new FrameDecoder());
             channelPipeline.addLast("frameEncoder",new FrameEncoder());
             channelPipeline.addLast("protocolDecoder",new ProtocolDecoder());
             channelPipeline.addLast("protocolEncoder",new ProtocolEncoder());
             channelPipeline.addLast("loggingHandler",new LoggingHandler(LogLevel.INFO));
             channelPipeline.addLast("protocolProcessHandler",new ServerProtocolProcessHandler());
         }
     });

• 运行效果

22:10:57 [work-3-1] FrameDecoder: running
22:10:57 [work-3-1] FrameEncoder: running
22:10:57 [work-3-1] ProtocolDecoder: running
22:10:57 [work-3-1] ServerProtocolProcessHandler: running
22:10:57 [work-3-1] ProtocolEncoder: running

ChannelPipeline异常处理

• pipleline是责任链模式，推荐在自定义handler末端添加同一的异常处理器。根据异常信息处理逻辑。

ByteBuf

Netty中的数据容器，Java Nio中也提供了ByteBuffer但是使用复杂。

Zero-Copy

Netty 的Zero-copy ,零拷贝是一个耳熟能详的词语，在 Linux、Kafka、RocketMQ 等知名的产品中都有使用，通常用于提升 I/O 性能。

• Netty 这样的类库，往往对性能有着偏执的追求。为了避免 Java 垃圾收集器不可预测的行为以及额外的性能开销，这些产品一般倾向于使用 JVM 之外的内存来存储和管理数据。这样的数据，就是我们常说的堆外数据（off-heap data）。
• 使用堆外存储最常用的办法，就是使用 ByteBuffer 这个类来分配直接存储空间（direct buffer）。JVM 虚拟机会尽最大努力直接在直接存储空间上执行 IO 操作，避免数据在本地和 JVM 之间的拷贝。
• 频繁的内存拷贝是性能的主要障碍之一。所以为了极致的性能，应用程序通常也会尽量避免内存的拷贝。理想的状况下，一份数据只需要一份内存空间，这就是我们常说的零拷贝。

Keepalive

keepalive就是心跳，一个人的心跳证明人还活着，那么在网络通信的双方如何证明对端还活着着，两个服务之间使用心跳来检测对方是否还活着。

Netty中的设计模式

• 单例 ReadTimeoutException#INSTANCE
• 工厂 ReflectiveChannelFactory
• 策略 EventExecutorChooserFactory
• 装饰器 WrappedByteBuf
• 模版 AbstractTrafficShapingHandler
• 责任链 ChannelPipeline ChannelHandler
• 观察者 ChannelFuture#addListener

扩展

良好的实践

• 通过修改线程名方便我们在debug或者异常追踪,通过NioEventLoopGroup的构造方法来修改名称

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(0,new DefaultThreadFactory("boss"));
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(,new DefaultThreadFactory("work"));

• 修改Handler名称，如果不设置Handler的名称，会使用默认的类名。添加到pipleline到时候指定名字。

 channelPipeline.addLast("idleHandler", new ServerIdleCheckHandler());
channelPipeline.addLast("frameDecoder",new FrameDecoder());
 channelPipeline.addLast("frameEncoder",new FrameEncoder());

• 日志,这里从Netty自带的LoggingHandler跟踪源码,这里可以看到优先使用的是SLF4J。但是需要手动引入相应的jar依赖。

private static InternalLoggerFactory newDefaultFactory(String name) {
        InternalLoggerFactory f;
        try {
            f = new Slf4JLoggerFactory(true);
            f.newInstance(name).debug("Using SLF4J as the default logging framework");
        } catch (Throwable ignore1) {
            try {
                f = Log4JLoggerFactory.INSTANCE;
                f.newInstance(name).debug("Using Log4J as the default logging framework");
            } catch (Throwable ignore2) {
                try {
                    f = Log4J2LoggerFactory.INSTANCE;
                    f.newInstance(name).debug("Using Log4J2 as the default logging framework");
                } catch (Throwable ignore3) {
                    f = JdkLoggerFactory.INSTANCE;
                    f.newInstance(name).debug("Using java.util.logging as the default logging framework");
                }
            }
        }
        return f;
    }

• 在不同的平台切换Nio native实现,这里需要注意开发环境和生产环境。在生产环境还需要注意权限问题、并且准好号native的库。

// mac 
EventLoopGroup bossGroup = new KQueueEventLoopGroup(0,new DefaultThreadFactory("boss"));
EventLoopGroup workerGroup = new KQueueEventLoopGroup(0,new DefaultThreadFactory("work"));
// linxu 
EventLoopGroup bossGroup = new EpollEventLoopGroup(0,new DefaultThreadFactory("boss"));
EventLoopGroup workerGroup = new EpollEventLoopGroup(0,new DefaultThreadFactory("work"));
// 注意开发环境与生产环境,

为什么要使用netty而不使用Jdk自带的NIO

更好的api、更加稳定、可扩展性

• 相比nio,netty做的更多，做的更好。
• 使用jdk nio，我们使用 JDK NIO 编程需要了解很多复杂的概念，比如 Channels、Selectors、Sockets、Buffers 等、还需要解决沾包、半包的问题，还需要做大量的定制化需求。网络本身就很复杂，比如短线重连、心跳。
• netty解决了大量nio的bug,比如select空转导致cpu 100%，使用netty可以很好的规避大量存在的问题，毕竟jdk也是人写的。
• netty在扩展性上，在线程模型可以通过参数配置选择线程模型。
• JDK的NIO默认是水平触发，Netty是边缘触发（默认）和水平触发可以切换。
• Netty实现的垃圾回收更少、性能更好。

经典的三种I/O模式

BIO（阻塞I/O）、NIO(非阻塞I/O)、AIO(异步I/O)

• 阻塞于非阻塞
  • 阻塞情况下，没有数据传输过来时，读操作会阻塞一直等待到有数据，缓冲区写满的时候，写做操也会阻塞。非阻塞遇到这种情况都是直接返回。
• 同步于异步
  • 数据准备就绪需要自己去读取就是同步，数据就绪直接读取好回调给程序就是异步。

netty如何实现三种I/O模式

• BIO在netty中也叫OIO和AIO一起曾经都支持过。现在Netty仅支持NIO。

nio一定优于bio吗

• 在连接数少、并发低的场景下，BIO性能并不输NIO。

什么是水平触发、什么是边缘触发

边缘触发相当于高速模式，理论上效率更高，但是复杂度也高，所以现在大多应用（Redis等）还是默认水平触发，如果追求要更好的性能、同时有信心编码好，可以尝试使用边缘触发，例如nginx。边缘触发只支持非阻塞模式。

• 当被监控的文件有可读写事件发生时，epoll_wait()会通知处理程序去读写，如果这次没有把数据一次性全部读写完的话，水平触发：那么下次调用 epoll_wait()时通知你上次没读写完，如果一直不处理它会一直通知你；边缘触发：下次调用 epoll_wait()的时候不会通知你，也就是只通知一次，知道该文件上出现第二次可读写事件才会通知，效率比水平触发要高

Netty对Reactor的支持

nio在netty中的是由reactor实现的，Reactor是一种开发模式,在netty中Reactor有三种模式。

• 单线程模型：EventLoopGroup只包含一个EventLoop，Boss和Worker使用同一个EventLoopGroup
• 多线程模型：EventLoopGroup包含多个EventLoop，Boss和Worker使用同一个EventLoopGroup
• 主从多线程模型：EventLoopGroup包含多个EventLoop，Boss是主Reactor，Worker是从Reactor，它们分别使用不同的EventLoopGroup，主Reactor负责新的网络连接Channel创建，然后把Channel注册到从Reactor

Reactor单线程模式

• Reactor单线程模式所有的I/O操作都由一个线程完成。仅需要启动一个NioEventLoopGroup。

EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup(1);
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
b.group(group)


• 一个线程支持的连接数是有限的，性能方面cpu容易跑满。
• 当多个事件同时触发的时候，容易出现柱塞的情况，会导致消息的积压、客户端请求超时。
• 线程在处理I/O事件，Select无法处理其他操作，比如建立连接、事件分发等操作。长时间的线程满负载，容易导致服务节点不可用。

非主从Reactor多线程模式

• 由于Reactor出现的严重的性能问题，因此出现了多线程模型，在创建NioEventLoopGroup的时候可以不指定大小，默认是2 * cpu的线程数量，也可以手动设置固定的线程数。

EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
b.group(group)


主从Reactor多线程模式

• 现在主流的开发主要采用主从多线程模式,Boos是主Reactor,worker是从Reactor。它们分别使用不同的NioEventLoopGroup，主Reactor负责处理ON_ACCEPT,然后把Channel注册到Reactor上面，从Reactor负责Channel生命周期内的IO事件。

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
b.group(bossGroup, workerGroup)


c10k

它的意思是一台机器要维护 1 万个连接，就要创建 1 万个进程或者线程，那么操作系统是无法承受的。

select、poll、epoll

	Select	Poll	Poll
底层实现	数组	链表	哈希表
I/O	每次调用线性遍历、时间复杂度O(n)	每次调用线性遍历、时间复杂度O(n)	时间通知方式、时间复杂度O(1)
最大连接数	1024(x86)、2048(x64)	无上限	无上限

Netty通用模式下NIO实现多路复用器是如何跨平台的

netty在不同平台单独实现了NIO，据说性能更好。windows iocp 、mac kqueue 、linux epool

• Netty通用模式一般指的是NioEnventLoopGroup、NioEventLoop、NioSelectSocketChannel、NioSocketChannel的使用场景下，实际上针对Linux和mac单独做了NIO的实现。

// 该方法在不同的平台上返回不同的类型。
sun.nio.ch.DefaultSelectorProvider.create()
  
  
package sun.nio.ch;
import java.nio.channels.spi.SelectorProvider;

public class DefaultSelectorProvider {
    private DefaultSelectorProvider() {
    }

    public static SelectorProvider create() {
        // 在mac/bsd的环境下返回KQueue
        return new KQueueSelectorProvider();
    }
}

Netty 是如何解决 epoll 空轮询的 Bug

在 JDK 中， Epoll 的实现是存在漏洞的，即使 Selector 轮询的事件列表为空，NIO 线程一样可以被唤醒，导致 CPU 100% 占用。这就是臭名昭著的 JDK epoll 空轮询的 Bug

// 每次执行 Select 操作之前记录当前时间 currentTimeNanos。
           long time = System.nanoTime();
           // time - TimeUnit.MILLISECONDS.toNanos(timeoutMillis) >= currentTimeNanos，
           // 如果事件轮询的持续时间大于等于 timeoutMillis，那么说明是正常的，否则表明阻塞时间并未达到预期，可能触发了空轮询的 Bug。
           if (time - TimeUnit.MILLISECONDS.toNanos(timeoutMillis) >= currentTimeNanos) {
               // timeoutMillis elapsed without anything selected.
               selectCnt = 1;
               // 计数变量 selectCnt。在正常情况下，selectCnt 会重置，
               // 否则会对 selectCnt 自增计数。当 selectCnt 达到 SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD（默认512） 阈值时，
               // 会触发重建 Selector 对象。
           } else if (SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD > 0 &&
                   selectCnt >= SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD) {
               // The code exists in an extra method to ensure the method is not too big to inline as this
               // branch is not very likely to get hit very frequently.
               selector = selectRebuildSelector(selectCnt);
               selectCnt = 1;
               break;
           }
           currentTimeNanos = time;

TCP/IP中粘包、半包

TCP是流式协议，数据是无清晰边界的。拆包/粘包问题的存在，数据接收方很难界定数据包的边界在哪里，很难识别出一个完整的数据包。所以需要提供一种机制来识别数据包的界限，这也是解决拆包/粘包的唯一方法：定义应用层的通信协议。

粘包

• 数据发送方每次写入数据大小小于套接字缓存区大小。合并发送数据的时候。

半包

• 发送方时写入数据大小小于套接字缓存区大小。(发送的数据大于TCP协议中MTU最大传输单位)必须拆包。

如何解决

封装成帧(framing)

• 消息长度固定

  • 每个数据报文都需要一个固定的长度。当接收方累计读取到固定长度的报文后，就认为已经获得一个完整的消息。当发送方的数据小于固定长度时，则需要空位补齐。

• 特定分隔符

  • 发送报文时尾部需要添加特定分隔符，推荐的做法是将消息进行编码，例如 base64 编码，然后可以选择 64 个编码字符之外的字符作为特定分隔符。Redis 在通信过程中采用的就是换行分隔符 \n 、\r\n。

• 消息长度 + 消息内容

  • 先解析固定长度的字段获取长度，然后读取后续的内容。长度理论上有限制，需要提前预知可能的最大长度。

Netty 对三种常用封帧方式的支持

Netty中解决粘包半包的编解码叫做一次解码器。

• 固定长度 FixedLengthFrameDecoder

• 分隔符 DelimiterBasedFrameDecoder

• 固定长度字段存个内容的长度信息 LengthFieldBasedFrameDecoder LengthFieldPrepender

  • LengthFieldBasedFrameDecoder按照指定的包长度偏移量对接受的数据进行编码。

  

  • LengthFieldPrepender 在响应数据的时候从封装数据，在数据前面增加数据的长度。

  

二次编解码方式

Netty内置编解码器在实际工作中需要二次编解码，比如我们业务数据是json格式，就需要将原始数据转换成用户数据

• 在netty源码中内置了很多二次解码器java序列化、XML、JSON等等，都在codec包下。