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netty系列之:netty中的自动解码器ReplayingDecoder
小企鹅
2022-06-23 11:05:54 2022-06-23
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简介

netty提供了一个从ByteBuf到用户自定义的message的解码器叫做ByteToMessageDecoder,要使用这个decoder,我们需要继承这个decoder,并实现decode方法,从而在这个方法中实现ByteBuf中的内容到用户自定义message对象的转换。

那么在使用ByteToMessageDecoder的过程中会遇到什么问题呢?为什么又会有一个ReplayingDecoder呢?带着这个问题我们一起来看看吧。

ByteToMessageDecoder可能遇到的问题

要想实现自己的解码器将ByteBuf转换成为自己的消息对象,可以继承ByteToMessageDecoder,然后实现其中的decode方法即可,先来看下decode方法的定义:

protected void decode(ChannelHandlerContext ctx,
ByteBuf buf, List<Object> out) throws Exception

输入的参数中buf是要解码的ByteBuf,out是解码过后的对象列表,我们需要把ByteBuf中的数据转换成为我们自己的对象加入out的list中。

那么这里可能会遇到一个问题,因为我们在调用decode方法的时候buf中的数据可能还没有准备好,比如我们需要一个Integer,但是buf中的数据不够一个整数,那么就需要一些buf中数据逻辑的判断,我们以一个带有消息长度的Buf对象来描述一下这个过程。

所谓带有消息长度的Buf对象,就是说Buf消息中的前4位,构成了一个整数,这个整数表示的是buf中后续消息的长度。

所以我们读取消息进行转换的流程是,先读取前面4个字节,得到消息的长度,然后再读取该长度的字节,这就是我们真正要获取的消息内容。

来看一下如果是继承自ByteToMessageDecoder应该怎么实现这个逻辑呢?

public class IntegerHeaderFrameDecoder extends ByteToMessageDecoder {
@Override
protected void decode(ChannelHandlerContext ctx,
ByteBuf buf, List<Object> out) throws Exception {
if (buf.readableBytes() < 4) {
return;
}
buf.markReaderIndex();
int length = buf.readInt();
if (buf.readableBytes() < length) {
buf.resetReaderIndex();
return;
}
out.add(buf.readBytes(length));
}
}

在decode中,我们首先需要判断buf中可读的字节有没有4个,没有的话直接返回。如果有,则先读取这4个字节的长度,然后再判断buf中的可读字节是否小于应该读取的长度,如果小于,则说明数据还没有准备好,需要调用resetReaderIndex进行重置。

最后,如果所有的条件都满足,才真正进行读取工作。

有没有一个办法可以不提前进行判断,可以直接按照自己想要的内容来读取buf的方式呢?答案就是ReplayingDecoder。

我们先来看一下上面的例子用ReplayingDecoder重写是什么情况:

public class IntegerHeaderFrameDecoder
extends ReplayingDecoder<Void> {
protected void decode(ChannelHandlerContext ctx,
ByteBuf buf, List<Object> out) throws Exception {
out.add(buf.readBytes(buf.readInt()));
}
}

使用ReplayingDecoder,我们可以忽略buf是否已经接收到了足够的可读数据,直接读取即可。

相比之下ReplayingDecoder非常的简单。接下来,我们来探究一下ReplayingDecoder的实现原理。

ReplayingDecoder的实现原理

ReplayingDecoder实际上是ByteToMessageDecoder的一个子类,它的定义如下:

public abstract class ReplayingDecoder<S> extends ByteToMessageDecoder

在ByteToMessageDecoder中,最重要的方法是channelRead,在这个方法中实际调用了callDecode(ctx, cumulation, out);来实现cumulation到out的解码过程。

ReplayingDecoder的秘密就在于对这个方法的重写,我们来看下这个方法的具体实现:

protected void callDecode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) {
replayable.setCumulation(in);
try {
while (in.isReadable()) {
int oldReaderIndex = checkpoint = in.readerIndex();
int outSize = out.size();
if (outSize > 0) {
fireChannelRead(ctx, out, outSize);
out.clear();
if (ctx.isRemoved()) {
break;
}
outSize = 0;
}
S oldState = state;
int oldInputLength = in.readableBytes();
try {
decodeRemovalReentryProtection(ctx, replayable, out);
if (ctx.isRemoved()) {
break;
}
if (outSize == out.size()) {
if (oldInputLength == in.readableBytes() && oldState == state) {
throw new DecoderException(
StringUtil.simpleClassName(getClass()) + ".decode() must consume the inbound " +
"data or change its state if it did not decode anything.");
} else {
continue;
}
}
} catch (Signal replay) {
replay.expect(REPLAY);
if (ctx.isRemoved()) {
break;
}
// Return to the checkpoint (or oldPosition) and retry.
int checkpoint = this.checkpoint;
if (checkpoint >= 0) {
in.readerIndex(checkpoint);
} else {
}
break;
}
if (oldReaderIndex == in.readerIndex() && oldState == state) {
throw new DecoderException(
StringUtil.simpleClassName(getClass()) + ".decode() method must consume the inbound data " +
"or change its state if it decoded something.");
}
if (isSingleDecode()) {
break;
}
}
} catch (DecoderException e) {
throw e;
} catch (Exception cause) {
throw new DecoderException(cause);
}
}

这里的实现和ByteToMessageDecoder不同的是ReplayingDecoder中定义了一个checkpoint,这个checkpint是在尝试进行数据解码之初设置的:

int oldReaderIndex = checkpoint = in.readerIndex();

如果是在解码的过程中出现了异常,则使用checkpoint重置index:

int checkpoint = this.checkpoint;
if (checkpoint >= 0) {
in.readerIndex(checkpoint);
} else {
}

这里捕获的异常是Signal,Signal是什么呢?

Signal是一个Error对象:

public final class Signal extends Error implements Constant<Signal>

这个异常是从replayable中抛出来的。

replayable是一个特有的ByteBuf对象,叫做ReplayingDecoderByteBuf:

final class ReplayingDecoderByteBuf extends ByteBuf

在ReplayingDecoderByteBuf中定义了Signal属性:

private static final Signal REPLAY = ReplayingDecoder.REPLAY;

这个Signal异常是从ReplayingDecoderByteBuf中的get方法中抛出的,这里以getInt为例,看一下异常是如何抛出的:

public int getInt(int index) {
checkIndex(index, 4);
return buffer.getInt(index);
}

getInt方法首先会去调用checkIndex方法进行buff中的长度检测,如果小于要读取的长度,则会抛出异常REPLAY:

private void checkIndex(int index, int length) {
if (index + length > buffer.writerIndex()) {
throw REPLAY;
}
}

这就是Signal异常的由来。

总结

以上就是对ReplayingDecoder的介绍,虽然ReplayingDecoder好用,但是从它的实现可以看出,ReplayingDecoder是通过抛出异常来不断的重试,所以在某些特殊的情况下会造成性能的下降。

也就是说在减少我们代码量的同时,降低了程序的执行效率。看来要想马儿跑又想马儿不吃草,这样的好事是不可能的了。

本文已收录于 http://www.flydean.com/14-4-netty-replayingdecoder/ 最通俗的解读,最深刻的干货,最简洁的教程,众多你不知道的小技巧等你来发现! 欢迎关注我的公众号:「程序那些事」,懂技术,更懂你!

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