Netty学习笔记五-LengthFieldBasedFrameDecoder源码分析

上一节中提到了对象反序列化解析器ObjectDecoder,ObjectDecoder是继承自LengthFieldBasedFrameDecoder,LengthFieldBasedFrameDecoder是Netty通用的拆包器

LengthFieldBasedFrameDecoder用法

LengthFieldBasedFrameDecoder源码解释中是这么说的:
通过长度域lengthFieldLength对ByteBuf进行动态拆分的decoder,特别适合当有一个int做了消息包体头部进行反序列化
LengthFieldBasedFrameDecoder有很多配置参数所以可以对任何指定长度域lengthFieldLength的消息进行反序列化,所以经常用户客户端和服务端的通信协议。
LengthFieldBasedFrameDecoder的几个重要参数:
lengthFiledLength: 长度域大小
maxFrameLength:最大帧长度,即单个包最大的长度
lengthFieldOffset:表示数据长度字段开始的偏移量
lengthAdjustment:长度调整值
initialBytesToStrip:表示从整个包第一个字节开始,向后忽略的字节数
1、基于长度的拆包


image.png

长度域2个字节,偏移量0,initialBytesToStrip为0
2、过滤包头Header,只获取包体数据


image.png

lengthFieldLength = 2 //数据长度为2个字节
initialBytesToStrip=2 //等于数据的长度,意思就是跳过数据长度字节
lengthFieldOffset=0 //偏移量为0
3、lengthFieldLength代表数据Header+Body的长度,
image.png

4、基于可调整长度的拆包
image.png

总之,反序列首先会跳过initialBytesToStrip个字节读取buyBuf,lengthAdjustment表示长度域后还有多少个字节才是真正的数据长度。lengthFieldOffset表示还有多少偏移才是真正的长度域

源码分析

构造函数

 public LengthFieldBasedFrameDecoder(
            ByteOrder byteOrder, int maxFrameLength, int lengthFieldOffset, int lengthFieldLength,
            int lengthAdjustment, int initialBytesToStrip, boolean failFast) {
        if (byteOrder == null) {
            throw new NullPointerException("byteOrder");
        }

        if (maxFrameLength <= 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "maxFrameLength must be a positive integer: " +
                    maxFrameLength);
        }

        if (lengthFieldOffset < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "lengthFieldOffset must be a non-negative integer: " +
                    lengthFieldOffset);
        }

        if (initialBytesToStrip < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "initialBytesToStrip must be a non-negative integer: " +
                    initialBytesToStrip);
        }

        if (lengthFieldOffset > maxFrameLength - lengthFieldLength) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "maxFrameLength (" + maxFrameLength + ") " +
                    "must be equal to or greater than " +
                    "lengthFieldOffset (" + lengthFieldOffset + ") + " +
                    "lengthFieldLength (" + lengthFieldLength + ").");
        }

        this.byteOrder = byteOrder;
        this.maxFrameLength = maxFrameLength;
        this.lengthFieldOffset = lengthFieldOffset;
        this.lengthFieldLength = lengthFieldLength;
        this.lengthAdjustment = lengthAdjustment;
        lengthFieldEndOffset = lengthFieldOffset + lengthFieldLength;
        this.initialBytesToStrip = initialBytesToStrip;
        this.failFast = failFast;
    }

lengthFieldEndOffset = lengthFieldOffset + lengthFieldLength;表示长度域后第一个字节在整个包的偏移量
具体的拆包协议:

@Override
    protected final void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
        Object decoded = decode(ctx, in);
        if (decoded != null) {
            out.add(decoded);
        }
    }
protected Object decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in) throws Exception {
      //是否丢弃超出长度的数据帧 默认为false
        if (discardingTooLongFrame) {
            long bytesToDiscard = this.bytesToDiscard;
            int localBytesToDiscard = (int) Math.min(bytesToDiscard, in.readableBytes());
            in.skipBytes(localBytesToDiscard);
            bytesToDiscard -= localBytesToDiscard;
            this.bytesToDiscard = bytesToDiscard;

            failIfNecessary(false);
        }
      //如果buf中可读字节数小于长度域最小偏移量 说明肯定读不到长度域 直接返回
        if (in.readableBytes() < lengthFieldEndOffset) {
            return null;
        }
    //bytebuf读位置索引+长度域偏移量=长度域在整个buf中实际偏移量
        int actualLengthFieldOffset = in.readerIndex() + lengthFieldOffset;
    //获取实际未调整的包长度
        long frameLength = getUnadjustedFrameLength(in, actualLengthFieldOffset, lengthFieldLength, byteOrder);
      //如果包长度小于0 抛异常
        if (frameLength < 0) {
            in.skipBytes(lengthFieldEndOffset);
            throw new CorruptedFrameException(
                    "negative pre-adjustment length field: " + frameLength);
        }
      //整个包的长度 = 未调整的包长度+长度域调整值+长度域偏移量
        frameLength += lengthAdjustment + lengthFieldEndOffset;
      //如果整个包长度小于长度域偏移量 异常
        if (frameLength < lengthFieldEndOffset) {
            in.skipBytes(lengthFieldEndOffset);
            throw new CorruptedFrameException(
                    "Adjusted frame length (" + frameLength + ") is less " +
                    "than lengthFieldEndOffset: " + lengthFieldEndOffset);
        }
    //整个包长度大于最大定义的数据包长度 丢弃模式
        if (frameLength > maxFrameLength) {
            //多余的字节数 = 数据包长度-buf可读字节数
            long discard = frameLength - in.readableBytes();
            tooLongFrameLength = frameLength;
          // 多余的字节数小于0,表示当前可读字节已达到frameLength,直接跳过frameLength个字节,丢弃之后,后面有可能就是一个合法的数据包
            if (discard < 0) {
                // buffer contains more bytes then the frameLength so we can discard all now
                in.skipBytes((int) frameLength);
            } else {
                // Enter the discard mode and discard everything received so far.
                discardingTooLongFrame = true;
               // 当前可读字节未达到frameLength,说明后面未读到的字节也需要丢弃,进入丢弃模式,先把当前累积的字节全部丢弃
                bytesToDiscard = discard;
                in.skipBytes(in.readableBytes());
            }
            failIfNecessary(true);
            return null;
        }

        // never overflows because it's less than maxFrameLength
        int frameLengthInt = (int) frameLength;
        if (in.readableBytes() < frameLengthInt) {
            return null;
        }
      //如果需要跳过的字节数大于数据包长度 直接抛异常
        if (initialBytesToStrip > frameLengthInt) {
            in.skipBytes(frameLengthInt);
            throw new CorruptedFrameException(
                    "Adjusted frame length (" + frameLength + ") is less " +
                    "than initialBytesToStrip: " + initialBytesToStrip);
        }
    //跳过字节数
        in.skipBytes(initialBytesToStrip);

        // extract frame
      //拿到当前buf的读偏移量
        int readerIndex = in.readerIndex();
      //实际数据包长度 = 整个包长度减去忽略的字节数
        int actualFrameLength = frameLengthInt - initialBytesToStrip;
    //拿到待抽取的数据帧
        ByteBuf frame = extractFrame(ctx, in, readerIndex, actualFrameLength);
      //移动读指针
        in.readerIndex(readerIndex + actualFrameLength);
        return frame;
    }

getUnadjustedFrameLength获取未调整数据长度的源码:


protected long getUnadjustedFrameLength(ByteBuf buf, int offset, int length, ByteOrder order) {
//入参offsset是in.readerIndex() + lengthFieldOffset,即buf读指针+长度偏移量,
//那么获取长度字段所在的位置,然后读取消息长度字段所占字节数的字节(消息长度字段占用的字节数是协议约定好的)
//读取出来的数值就是消息长度的值了。
       buf = buf.order(order);
       long frameLength;
       switch (length) {
       case 1:
           frameLength = buf.getUnsignedByte(offset);
           break;
       case 2:
           frameLength = buf.getUnsignedShort(offset);
           break;
       case 3:
           frameLength = buf.getUnsignedMedium(offset);
           break;
       case 4:
           frameLength = buf.getUnsignedInt(offset);
           break;
       case 8:
           frameLength = buf.getLong(offset);
           break;
       default:
           throw new DecoderException(
                   "unsupported lengthFieldLength: " + lengthFieldLength + " (expected: 1, 2, 3, 4, or 8)");
       }
       return frameLength;
   }
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