Netty 消息转义

Netty 消息转义实践
本文介绍了如何使用Nettyx库中的EscapeCodec和EscapeMap组件实现网络消息的转义,以解决特殊字符导致的消息分割问题。通过示例展示了如何配置ChannelInitializer以确保消息的正确性和完整性。

概要

  众所周知, TCP面向流的特性导致在传输应用层消息字节流时,都会使用分隔符定义消息的边界,分隔符的本质为 固定的字节数组,消息分割完整之后,我们才称之为 消息帧,才能进行处理
  但是如果业务数据中如果出现 消息分隔符, 这将会导致消息被 提前分割, 而使对端无法收到完整的消息.
  此次将介绍如何使用nettyx对消息进行转义

先引入依赖

请从maven中央仓获取{lastest.version},最新版本号
<dependency>
    <groupId>io.github.fbbzl</groupId>
    <artifactId>nettyx</artifactId>
    <version>{lastest.version}</version>
</dependency>

EscapeCodec

  Nettyx提供了EscapeCodec来对转义提供支持, EscapeCodec的构造函数需要你传入一个EscapeMapping实例, EscapeMapping用来指定 转义映射关系, 内部做了一些常规的转义校验
EscapeMapping包含了一组mapXxx方法, 用来映射 原文和义文 之间的转义关系

以下将展示一个简单PPP协议的的转义器, 为了简化示例, 我们直接展示ChannelInitializer

    private ChannelInitializer<NioSocketChannel> channelInitializer() {
        InboundAdvice inboundAdvice = new InboundAdvice();
		// key是真实数据, value为替换数据
        EscapeMap escapeMap = new EscapeMap();
        // 此例中7e是真实的业务数据, "7d5e"为转义后的非业务数据,
        escapeMap.putHex("7e", "7d5e");

        return new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
            @Override
            protected void initChannel(NioSocketChannel channel) {
                channel.pipeline().addLast(
                        // in  out
                        // ▼   ▲  7e为起止符, 也就是消息分隔符, 此时业务数据中不允许存在7e!!!
                        new StartEndFlagFrameCodec(1024 * 1024, false, Unpooled.wrappedBuffer(new byte[]{(byte) 0x7e})),
                         // 此处我们将7e转成7d5e, 因为如果业务数据中存在7e, 将会扰乱消息的分割
                         // 所以我们将业务数据中的7e转成了7d5e, 这样就不会参与消息分割了
                        new EscapeCodec(escapeMap),
                        // 转换成业务对象
                        new UserCodec(),
                        // 通用日志处理器, 也是由nettyx提供, 后续会进行讲解
                        new LoggerHandler.InboundLogger(log, LoggerHandler.Sl4jLevel.ERROR)
                        );
            }
        };
    }

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至此我们完成了对消息的转义

### Netty 中处理电表通信协议的分包粘包解决方案 在Netty框架下,针对特定应用场景如电表通信协议,解决分包和粘包问题是确保数据完整性和准确性的重要环节。对于这类问题,通常采用预定义消息边界的方法来区分不同的消息实体。 #### 使用定长报文方式 一种简单的方式是规定每条消息具有固定的长度。发送端严格按照此长度构建并发出信息;接收端则依据设定好的大小读取相应数量的字节作为一条完整的命令或响应。然而这种方法灵活性较差,在实际应用尤其是像电力计量设备间通讯这样可能涉及多种不同结构的数据交互场景不太适用[^1]。 #### 基于特殊字符分割的消息格式 另一种常见策略是在消息之间加入特殊的起始符(Start of Text, STX)和结束符(End of Text, ETX),以此标记单个消息的确切范围。这种方式能够较好地适应不定长的内容传递需求,但在实现过程中需要注意避免这些控制字符意外出现在有效载荷内造成误判。此外还需考虑转义机制防止冲突发生[^2]。 #### 利用 `LengthFieldBasedFrameDecoder` 进行动态解析 更推荐的做法是利用Netty内置的`LengthFieldBasedFrameDecoder`类来进行自动化的帧识别工作。通过配置参数指定长度字段的位置及其所占位数等细节,可以让解码过程变得更加直观高效。具体而言: - **maxFrameLength**: 设置最大允许接收到的单一帧尺寸; - **lengthFieldOffset**: 定义长度域在整个报文中相对位置; - **lengthFieldLength**: 明确描述长度值占用多少个连续存储单元; - **lengthAdjustment**: 调整个别情况下计算所得总长与实际情况差异; - **initialBytesToStrip**: 指明成功提取一帧后应去除头部若干字节再交给后续处理器继续分析。 下面给出一段Python风格伪代码用于说明如何设置上述属性完成对来自智能仪表装置上报资料的有效截断操作: ```python from netty import LengthFieldBasedFrameDecoder pipeline.addLast( LengthFieldBasedFrameDecoder( max_frame_length=65535, length_field_offset=0, length_field_length=2, length_adjustment=0, initial_bytes_to_strip=2)) ``` 在此基础上还可以进一步定制化满足特定行业标准的要求,比如DL/T 645规约下的中国地区用电客户终端远程抄表系统互联接口规范就明确规定了其特有的帧格式特征,包括但不限于地址域、控制码以及校验和等内容安排[^4]。
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