netty系列之:netty中的自动解码器ReplayingDecoder

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/

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