Netty使用Google Protocol Buffer完成服務器高性能數據傳輸

一、什么是Google Protocol Buffer（protobuf官方網站）

下面是官網給的解釋：
Protocol buffers are a language-neutral, platform-neutral extensible mechanism for serializing structured data. – think XML, but smaller, faster, and simpler.
協議緩沖區是一種和語言無關、平台無關的可擴展機制，用於序列化結構化的數據。相比於xml，它更小，更快，更簡單。數據緩沖區常用語通信協議和數據存儲。

二、ProtoBuf的性能

序列化測試對比：
Ser Time + Deser Time（ns）

下面兩個網站是效率測試實驗：

• https://code.google.com/archive/p/thrift-protobuf-compare/wikis/Benchmarking.wiki
• https://github.com/eishay/jvm-serializers/wiki

三、使用Intellij IDEA插件自動生成Java類

參考我的另一篇文章：Google Protocol Buffer 的使用(一)

四、Netty和protobuf整合

准備我們的proto文件

syntax = "proto3";
package com.netty.protobuf;
option java_outer_classname = "UserInfoProto";

//用戶信息
message UserInfo{
    //姓名
    string name = 1;
    //住址
    repeated Address address= 2;
    //年齡
    uint32 age = 3;
}

//用戶常用住址
message Address{
    string addressname = 1;
    uint32 adressno = 2;
}

服務器中設置protobuf編碼器和解碼器

@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
    ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
    //protobuf解碼器
    pipeline.addLast(new ProtobufVarint32FrameDecoder());
    pipeline.addLast(new ProtobufDecoder(UserInfoProto.UserInfo.getDefaultInstance()));
    //protobuf編碼器
    pipeline.addLast(new ProtobufVarint32LengthFieldPrepender());
    pipeline.addLast(new ProtobufEncoder());
    pipeline.addLast(new NettyServerHandler());
}

• ProtobufVarint32FrameDecoder是protobuf方式的解碼器，用於解決TCP粘包和拆包問題
• ProtobufDecoder 中設置我們的proto文件生成的實例，其實就是我們的目標Java類，設置方式為：UserInfoProto.UserInfo.getDefaultInstance()
• ProtobufVarint32LengthFieldPrepender和ProtobufEncoder是protobuf方式的編碼器

處理類中寫protobuf數據

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        LOGGER.info("client {} connected.", ctx.channel().remoteAddress());
        UserInfoProto.UserInfo user = UserInfoProto.UserInfo.newBuilder()
                .setName("server")
                .setAge(18)
                .addAddress(
                        UserInfoProto.Address.newBuilder()
                                .setAddressname("beijing 001")
                                .setAdressno(911))
                .build();
        ctx.writeAndFlush(user);
    }

• 這里通過UserInfoProto.UserInfo.newBuilder()使用的時間其類的建造者模式設置用戶相關信息。
• 再通過ChannelHandlerContext的writeAndFlush方法寫用戶數據。

處理器中讀protobuf數據

    private int count = 0;
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        UserInfoProto.UserInfo message = (UserInfoProto.UserInfo) msg;
        LOGGER.info("server received message {}：{}", ++count, message);
    }

• channelRead中的Object對象通過解碼之后就是一個protobuf類對象，所以可以強轉：UserInfoProto.UserInfo message = (UserInfoProto.UserInfo) msg;

五、注意事項（TCP讀半包處理）

這里我們只是簡單使用了netty自帶的ProtobufVarint32FrameDecoder解碼器來處理讀半包問題，我們還可以自己繼承ByteToMessageDecoder類實現一個定制化的解碼器。比如我們使用Java客戶端和C++服務器通過protobuf協議來通信時，就需要自己實現，同時還需要考慮大端、小端模式的轉換問題。