Netty如何实现高效且万能的解码器?

本文主题：编码和解码，或者说是数据从一种特定协议的格式到另一种的转换。这些任务通常由编解码器组件处理
Netty 提供了多种组件，简化了为支持广泛协议而创建自定义编解码器的过程。
若你正在构建一个基于 Netty 的邮件服务器，那就会发现 Netty 对于编解码器的支持对于实现 POP3、IMAP 和 SMTP 协议来说是多么宝贵！

0 什么是编解码器

每个网络应用程序都必须定义

• 如何解析在两个节点之间来回传输的原始字节

• 如何将其和目标应用程序的数据格式做相互转换

这种转换逻辑由编解码器处理，编解码器由编码器和解码器组成，它们每种都可将字节流从一种格式转换为另一种。

它们的区别是什么?

若将消息看作对于特定应用程序具有具体含义的结构化的字节序列 — 它的数据。那

• 编码器就是将消息转换为适合于传输的格式(最可能的就是字节流)

• 对应的解码器则是将网络字节流转换回应用程序的消息格式

因此，编码器操作出站数据，解码器处理入站数据。

接下来让我们研究一下 Netty 所提供的用于实现这两种组件的类。

1 Netty解码

Netty 的解码器类：

• 将字节解码为消息
  ByteToMessageDecoder 和 ReplayingDecoder

• 将一种消息类型解码为另一种

  MessageToMessageDecoder

解码器负责将入站数据从一种格式转到另一种，所以 Netty 解码器实
现了 ChannelInboundHandler 也很自然。

什么时候会用解码器?

每当需为 ChannelPipeline 中的下一个 ChannelInboundHandler 转换入站数据时。

得益于ChannelPipeline 的设计，可以将多个解码器连接在一起，以实现任意复杂的转换逻辑，这也是 Netty 是如何支持代码的模块化以及复用的一个很好的例子。

案例代码

2 抽象解码器 ByteToMessageDecoder

2.1 示例

Netty 提供抽象基类：ByteToMessageDecoder，将字节解码为消息(或另一个字节序列)。
由于你不可能知道远程节点是否会一次性发送一个完整消息，所以该类会缓冲入站数据，直到它准备好处理。

• ByteToMessageDecoderAPI
  

假设你接收了一个包含简单 int 的字节流，每个 int 都需要被单独处理
在这种情况下，你需要从入站ByteBuf中读取每个 int，并将它传递给ChannelPipeline 中的下一个 ChannelInboundHandler
为了解码这个字节流，你要扩展 ByteToMessageDecoder类(原子类型的 int 在被添加到 List 中时，会被自动装箱为 Integer)

每次从入站 ByteBuf 中读取 4 字节，将其解码为一个 int，然后将它添加到一个 List 中
当没有更多的元素可以被添加到该 List 中时，它的内容将会被发送给下一个 Channel- InboundHandler

• ToIntegerDecoder类扩展了ByteToMessageDecoder
  
  虽然ByteToMessageDecoder可以很简单地实现这种模式，但是你可能会发现，在调用 readInt()前不得不验证所输入的 ByteBuf 是否具有足够的数据有点繁琐
  在下一节中， 我们将讨论 ReplayingDecoder，它是一个特殊的解码器，以少量的开销消除了这个步骤

2.2 源码解析

下面开始解析解码流程的源码：

2.2.1 累加字节流

其中的cumulator 为

看一下这个MERGE_CUMULATOR

2.2.2 调用子类 decode 方法进行解析

进入该方法查看源码

2.2.2 将解析到的 ByteBuf 向下传播

注意到上图中的如下代码段：

编解码器中的引用计数

对于编码器和解码器，一旦消息被编码或解码，它就会被 ReferenceCountUtil.release(message)调用自动释放。
若需要保留引用以便稍后使用，可调用 ReferenceCountUtil.retain(message)，这会增加该引用计数，从而防止该消息被释放。

3 固定长度解码器

4 行解码器

4.1 定位行尾

4.2 非丢弃模式

找到换行符

找不到换行符

4.3 丢弃模式

找到换行符

找不到换行符

参考

• 《Netty实战》