[Netty实践] 简单聊天实现（一）：基础部分

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墨衍会员 · AI 创作全网分发码龄7年

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原创 2023-12-27 08:48:54 1.4k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

基于Springboot+WebSocket+Netty实现在线聊天、群聊系统此文主要实现在好友添加、建群、聊天对话、群聊功能，使用Java作为后端语言进行支持，界面友好，开发简单。阅读详情

一、简介

本章主要通过netty实现一个简单的聊天功能，主要分为三块：登录、单聊以及群聊功能，上诉功能会做的比较粗略，主打的就是一个学习，更完善的功能需要自行深入了解以及修改，也希望通过这个章节实践，能够给大家帮助。

该章节主要分为三部分，同时也是分为三篇博客：

第一部分，主要涉及服务端与客户端之间通信的消息设计，以及消息序列化相关实现

第二部分，主要涉及服务端的实现，主要包括服务端的创建、channel管理、组管理、对应各种Handler实现。

第三部分，主要涉及客户端的实现，主要包括客户端的创建、登录、单聊、群聊消息发送。

本篇博客，实现的是第一部分（基础部分）

二、结构

三、依赖

其他模块也一样

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>io.netty</groupId>
            <artifactId>netty-all</artifactId>
            <version>4.1.101.Final</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>io.protostuff</groupId>
            <artifactId>protostuff-core</artifactId>
            <version>1.8.0</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>io.protostuff</groupId>
            <artifactId>protostuff-runtime</artifactId>
            <version>1.8.0</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <version>1.18.30</version>
        </dependency>

    </dependencies>

四、消息设计

由于我们的聊天主要有以下三个功能：

单聊，需要向对方用户发送消息

群聊，需要向群组发送消息

而以Request结尾的类是由客户端进行发送，服务端进行接收处理的。Response结尾的类是由服务端进行发送，客户端进行接收处理的。

继承了Message类的所有Request和Response，就是服务端与客户端之间交互的数据结构。

1、Message类，所有Request和Response类的父类，最关键的字段就是messageType，子类继承之后进行赋值，该值与类的类型进行绑定，用于byte字节数组反序列化时能够获取到需要反序列化的类型。

public abstract class Message {

    /**
     * 用于记录消息类型，序列化与反序列化时时候，用于找到指定类型
     */
    protected Byte messageType;

    /**
     * 发送时间
     */
    protected Date sendDate;

    public Message() {
        this.sendDate = new Date();
    }

}

2、LoginRequest和LoginResponse，这里登陆进行了简化，只需要用户传递一个username，就将username与channel进行绑定

@Data
@ToString
public class LoginRequest extends Message {

    private String username;

    public LoginRequest() {
        super.messageType = CommandConstant.loginRequest;
    }

    public LoginRequest(String username) {
        super.messageType = CommandConstant.loginRequest;
        this.username = username;
    }

}

@Data
@ToString
public class LoginResponse extends Message {

    private Boolean result;

    private String message;

    public LoginResponse() {
        super.messageType = CommandConstant.loginResponse;
    }

    public LoginResponse(Boolean result, String message) {
        super.messageType = CommandConstant.loginResponse;
        this.result = result;
        this.message = message;
    }

}

3、SingleMessageRequest和SingleMessageResponse，用于向另外一个用户发送消息

@Data
@ToString
public class SingleMessageRequest extends Message {

    /**
     * 发送人
     */
    private String sendFrom;

    /**
     * 接收人
     */
    private String sendTo;

    /**
     * 发送内容
     */
    private String content;

    public SingleMessageRequest() {
        super.messageType = CommandConstant.singleMessageRequest;
    }

    public SingleMessageRequest(String sendFrom, String sendTo, String content) {
        super.messageType = CommandConstant.singleMessageRequest;
        this.sendFrom = sendFrom;
        this.sendTo = sendTo;
        this.content = content;
    }
    
}

@Data
@ToString
public class SingleMessageResponse extends Message {

    /**
     * 发送人
     */
    private String sendFrom;

    /**
     * 发送内容
     */
    private String content;

    public SingleMessageResponse() {
        super.messageType = CommandConstant.singleMessageResponse;
    }

    public SingleMessageResponse(String sendFrom, String content) {
        super.messageType = CommandConstant.singleMessageResponse;
        this.sendFrom = sendFrom;
        this.content = content;
    }

}

4、GroupMessageRequest和GroupMessageResponse，用于向一个群组发送消息

@Data
@ToString
public class GroupMessageRequest extends Message {

    /**
     * 发送人
     */
    private String sendFrom;

    /**
     * 群组
     */
    private String group;

    /**
     * 发送内容
     */
    private String content;

    public GroupMessageRequest() {
        super.messageType = CommandConstant.groupMessageRequest;
    }

    public GroupMessageRequest(String sendFrom, String group, String content) {
        super.messageType = CommandConstant.groupMessageRequest;
        this.sendFrom = sendFrom;
        this.group = group;
        this.content = content;
    }


}

@Data
@ToString
public class GroupMessageResponse extends Message {

    /**
     * 发送人
     */
    private String sendFrom;

    /**
     * 群组
     */
    private String group;

    /**
     * 发送内容
     */
    private String content;

    public GroupMessageResponse() {
        super.messageType = CommandConstant.groupMessageResponse;
    }

    public GroupMessageResponse(String sendFrom, String group, String content) {
        super.messageType = CommandConstant.groupMessageResponse;
        this.sendFrom = sendFrom;
        this.group = group;
        this.content = content;
    }
    
}

5、CommandConstand，通过数值常量messageType绑定消息类型，在序列化对象时，会在数据中记录对象的messageType，在反序列化对象时，会从数据包中拿到messageType，将其转化为对应的消息类型进行处理

public class CommandConstant {

    public final static Byte singleMessageRequest = 1;
    public final static Byte singleMessageResponse = 2;

    public final static Byte groupMessageRequest = 3;
    public final static Byte groupMessageResponse = 4;

    public final static Byte loginRequest = 5;
    public final static Byte loginResponse = 6;

    public static Map<Byte, Class<? extends Message>> messageTypeMap = new ConcurrentHashMap<>();

    static {
        messageTypeMap.put(singleMessageRequest, SingleMessageRequest.class);
        messageTypeMap.put(singleMessageResponse, SingleMessageResponse.class);

        messageTypeMap.put(groupMessageRequest, GroupMessageRequest.class);
        messageTypeMap.put(groupMessageResponse, GroupMessageResponse.class);

        messageTypeMap.put(loginRequest, LoginRequest.class);
        messageTypeMap.put(loginResponse, LoginResponse.class);
    }

    public static Class<? extends Message> getMessageClass(Byte messageType){
        return messageTypeMap.get(messageType);
    }

}

五、序列化工具实现

该序列化工具主要用于将对象序列化为字节数组、以及将字节数组序列化为对象

public class SerializationUtil {

    private final static Map<Class<?>, Schema<?>> schemaCache = new ConcurrentHashMap<>();

    /**
     * 序列化
     */
    public static <T> byte[] serialize(T object){
        LinkedBuffer buffer = LinkedBuffer.allocate(LinkedBuffer.DEFAULT_BUFFER_SIZE);

        try {
            Class<T> cls = (Class<T>) object.getClass();
            Schema<T> schema = getSchema(cls);

            return ProtostuffIOUtil.toByteArray(object, schema, buffer);
        } catch (Exception e) {
            throw e;
        } finally {
            buffer.clear();
        }
    }

    /**
     * 反序列化
     */
    public static <T> T deserialize(Class<T> cls, byte[] data) {
        Schema<T> schema = getSchema(cls);
        T message = schema.newMessage();
        ProtostuffIOUtil.mergeFrom(data, message, schema);
        return message;
    }

    public static <T> Schema<T> getSchema(Class<T> cls) {
        Schema<T> schema = (Schema<T>) schemaCache.get(cls);

        if(schema == null) {
            schema = RuntimeSchema.getSchema(cls);
            schemaCache.put(cls, schema);
        }
        return schema;
    }
    
}

六、编解码器实现

1、MessageEncode，用于将消息对象序列化为字节数组

字节数组主要包括三部分：

·有效数组长度，占4个字节，长度不包括自己，用于半包黏包判断

·消息的类型，占1个字节，用于反序列选择类型使用

·消息对象，占n个字节

public class MessageEncode extends MessageToByteEncoder<Message> {

    @Override
    protected void encode(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, Message message, ByteBuf byteBuf) throws Exception {
        // 将对象进行序列化
        byte[] data = SerializationUtil.serialize(message);

        // 写数据长度，前4个字节用于记录数据总长度（对象 + 类型（1个字节））
        byteBuf.writeInt(data.length + 1);
        // 写记录消息类型，用于反序列选择类的类型
        byteBuf.writeByte(message.getMessageType());
        // 写对象
        byteBuf.writeBytes(data);
    }

}

2、MesageDecode，用于将字节数组反序列化为消息对象

反序列时会进行判断数据是否足够读取，足够的话就会读取到符合长度的字节数组进行序列化，否则的话等到下一个数据包到来再进行重新判断处理（解决半包黏包方案）

public class MessageDecode extends ByteToMessageDecoder {


    @Override
    protected void decode(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, ByteBuf byteBuf, List<Object> list) throws Exception {

        // 由于数据包的前4个字节用于记录总数据大小，如果数据不够4个字节，不进行读
        if(byteBuf.readableBytes() < 4) {
            return;
        }

        // 标记开始读的位置
        byteBuf.markReaderIndex();

        // 前四个字节记录了数据大小
        int dataSize = byteBuf.readInt();

        // 查看剩余可读字节是否足够，如果不是，重置读取位置，等待下一次解析
        if(byteBuf.readableBytes() < dataSize) {
            byteBuf.resetReaderIndex();
            return;
        }

        // 读取消息类型
        byte messageType = byteBuf.readByte();
        // 读取数据, 数组大小需要剔除1个字节的消息类型
        byte[] data = new byte[dataSize -1];

        byteBuf.readBytes(data);

        Message message = SerializationUtil.deserialize(CommandConstant.getMessageClass(messageType), data);

        list.add(message);
    }

}