netty同端口监听tcp和websocket协议

前言：

• 　　软件通信七层结构（osi模型）中由协议套协议最终组成*应用层协议（http等等），下三层结构偏向与数据通信，上三层更偏向于数据处理，中间的传输层则是连接上三层与下三层之间的桥梁，每一层都做不同的工作，上层协议依赖与下层协议。
• 　　七层结构的最主要功能就是帮助不同系统的主机在不同的网络中进行数据传输。
• 　　数据传输层：tcp、udp协议，tcp协议依赖互联网协议（ip层协议）。
• 　　socket在第五层会话层，它并不是一个协议，而是一组接口（api），更是一个规范，为了方便使用底层协议而存在的一种抽象层。
• 　　websocket，http 等协议都是应用层协议（更面向于用户），依赖于传输层tcp协议。
• 　　websocket 在进行通信时，使用了http进行一次握手，数据传输使用tcp通道传输。
• 　　socket更像是一种网络编程的概念，是抽象出来的。

tcpSocket 与 websocket 的区别：

1. 　tcpSocket是tcp的协议传输，直接进行tcp的三次握手：client向server发送请求报文，server回复ack报文并分配资源，client发送报文并分配资源，连接建立。
2. 　websocket是基于tcp的应用层协议，采用一次HTTP握手。其发送的请求报文和socket是有区别的。

本片文章目的：

　　使用netty同端口监听tcpsocket和websocket消息传输。

实现思想：

　　在netty编程中，对于不同的消息肯定需要不同的编解码来处理，所以我们需要利用netty具有动态增删处理器handle的功能。

　　而从上文中我们知道websocket第一次是采用http握手的，因此debug握手请求，知道他的请求头部是GET方式。

　　所以我们需要根据这点来判断接收的消息是websocket还是tcpsocket。

 

1.判断handle如下：

/**
 * 协议初始化解码器.
 *
 * 用来判定实际使用什么协议.</b>
 *
 */
public class SocketChooseHandle extends ByteToMessageDecoder {
    /** 默认暗号长度为23 */
    private static final int MAX_LENGTH = 23;
    /** WebSocket握手的协议前缀 */
    private static final String WEBSOCKET_PREFIX = "GET /";

    @Override
    protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
        String protocol = getBufStart(in);
        if (protocol.startsWith(WEBSOCKET_PREFIX)) {
            SpringApplicationContextHolder.getSpringBeanForClass(PipelineAdd.class).websocketAdd(ctx);

            ctx.pipeline().remove(LengthFieldBasedFrameDecoder.class);
            ctx.pipeline().remove(LengthFieldPrepender.class);
            ctx.pipeline().remove(BytebufToByteHandle.class);
        }

        in.resetReaderIndex();
        ctx.pipeline().remove(this.getClass());

    }

    private String getBufStart(ByteBuf in){
        int length = in.readableBytes();
        if (length > MAX_LENGTH) {
            length = MAX_LENGTH;
        }

        // 标记读位置
        in.markReaderIndex();
        byte[] content = new byte[length];
        in.readBytes(content);
        return new String(content);
    }
}

说明：判断是否是GET /协议开始的消息，如果是，则是websocket，那么移除后面的socket编解码器，添加websocket编解码器。然后删除自己（将自身删除后，此连接之后的消息将不再进入这个handle，直接走安排好的对应handle串行处理器。而不是所有连接）。

2.接下来我们将上述handle判断器加入到消息来的编解码器前方。

实现代码如下：

    　// 1.socket方式服务
            // 设置N秒没有读到数据，则触发一个READER_IDLE事件。
            pipeline.addLast(new IdleStateHandler(readerIdleTime,0,0, TimeUnit.SECONDS));
            pipeline.addLast("active",new ChannelActiveHandle());
            pipeline.addLast("socketChoose",new SocketChooseHandle());

            //tcpsocket编码解码handle，如果是websocket链接，会将其删除
            pipeline.addLast("lengthEncode",new LengthFieldPrepender(4, false));
            pipeline.addLast("lengthDecoder",new LengthFieldBasedFrameDecoder(2000, 0, 4,0, 4));
            pipeline.addLast(bytebufToByteHandle);

            //因为接收类型的泛型不对，所以在websocket握手的时候不会进入该handle
            //此handle为最后的socket消息分解，web和tcp通用
            pipeline.addLast("byteToBuf",byteToByteBufHandle);
            pipeline.addLast("protocolResolve",protocolResolveHandle);

说明：

IdleStateHandler  心跳处理器

active 活跃连接处理器

socketChoose 前文所述的判断消息协议处理器

lengthEncode tcp连接的拆包粘包编码处理器（用来在消息前面附加4个字节的长度信息）

lengthDecoder tcp连接的拆包粘包解码处理器（长度判断）

bytebufToByteHandle  自定义处理器，用来将bytebuf转成我们需要的byte[]。

byteToBuf  自定义处理器，用来将要发出的消息从byte[]装成bytebuf。

protocolResolve 自定义处理器，处理消息，找到路由handle以及处理逻辑

3.websocket需要的编解码器
代码如下

  public  void websocketAdd(ChannelHandlerContext ctx){

        // HttpServerCodec：将请求和应答消息解码为HTTP消息
        ctx.pipeline().addBefore("byteToBuf","http-codec",new HttpServerCodec());

        // HttpObjectAggregator：将HTTP消息的多个部分合成一条完整的HTTP消息
        ctx.pipeline().addBefore("byteToBuf","aggregator",new HttpObjectAggregator(65535));

        // ChunkedWriteHandler：向客户端发送HTML5文件
        ctx.pipeline().addBefore("byteToBuf","http-chunked",new ChunkedWriteHandler());

        ctx.pipeline().addBefore("byteToBuf","WebSocketAggregator",new WebSocketFrameAggregator(65535));

        // 在管道中添加我们自己的接收数据实现方法
        ctx.pipeline().addBefore("byteToBuf","ws-handShake",wsHandShakeServerHandle);

        // 后续直接走消息处理
        ctx.pipeline().addBefore("byteToBuf","wsPack",wsPacketHandle);

        // 编码。将通用byteBuf编码成binaryWebSocketFrame.通过前面的编码器
        ctx.pipeline().addBefore("byteToBuf","bufToFrame",bytebufToBinaryFrameHandle);

    }

说明：

wsPacketHandle   自定义处理器，将接收的BinaryWebSocketFrame消息转成byte[]供protocolResolve处理。

bytebufToBinaryFrameHandle  自定义处理器，将需要发送的byte转成BinaryWebSocketFrame供websocket的编码器处理。

详细代码请参考nafos-network: https://gitee.com/huangxinyu/BC-NETTYGO

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NAFOS

一个基于netty的轻量级高性能服务端框架。

简介

nafos是一个基于netty的高性能服务器框架，其目的在于易上手，易扩展，让开发人员更致力于业务开发。 在前后端分离的web架构上，或者APP,手游，nafos都是一个很不错的选择。

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文档

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