实现一款高可用的 TCP 数据传输服务器(Java版)
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发布时间：2024-10-03 13:58
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时间：2024-10-24 04:57
使用Netty编写TCP服务器或客户端时，可以自由设计数据传输协议、自定义编码规则和解码规则、处理socket流攻击、TCP粘包和拆包问题。
创建普通Maven项目，无需依赖第三方web服务器，通过main方法执行。加入POM依赖，设计基于TCP的数据传输协议。使用16进制表示协议的开始位（0x58）和结束位（0x63），用字节进行表示。
TCP服务器启动类需要使用bootstrap绑定工作线程组、channel类以及自定义pipeline中的handler类。注意，自定义handler的添加顺序决定了数据流动路径：底层字节流的解码/编码处理器、业务处理处理器。
编码器负责按照协议格式将数据发送给客户端，实现继承MessageToByteEncoder。解码器为核心部分，自定*码协议、处理粘包和拆包问题，实现继承ByteToMessageDecoder。
解决粘包问题时，正常数据传输为完整数据包，但在接收到的数据中可能存在多个数据包的情况。Netty默认将二进制字节码放入byteBuf中，因此需要按照协议设计原则处理粘包问题，解析协议、数据字节、结束标志，并将数据放入out列表中。
拆包问题同样由ByteToMessageDecoder解决。在解决拆包问题时，需等待不完整数据的剩余部分，将已收到的数据与后续数据合并后进行解码。Netty设计原则是：当读取到的长度超过byteBuf可读内容时，表示发生拆包，调用resetReaderIndex复位读操作指针并结束decode方法。
业务处理handler类处理完整的解析数据，通过进一步反序列化对象，避免在反序列化时需要处理多种对象类型的情况。使用DTObject包装数据，避免每增加一种对象类型时的if判断。
编写TCP客户端进行测试。启动类的init方法定义客户端handler，模拟连接建立后向服务端发送数据，使用channel的write方法发送数据。配置编码器，将对象自动转换成字节码放入bytebuf中。
进行正常数据传输测试，结果成功解析出实体对象。在debug模式下输出数据抓包展示，数据转换为字节码以二进制形式传输，以16进制显示，包括开始标志、长度、数据内容和结束标志。
模拟粘包问题，注释编码器，发送多帧数据封装在单个包中，修改EchoHandler。服务器成功解析出三帧数据，BusinessHandler的channelRead方法被调用多次。抓包显示数据被黏合在同一个包中。
模拟拆包问题，再次注释编码器，修改EchoHandler。客户端将数据分割成两包发送，服务端在第一包数据时终止解码，并在channelRead中等待第二包数据，将两包数据合并再次解码。
同时出现拆包、粘包场景时，注释编码器，修改EchoHandler。查看服务端输出结果，验证Netty成功处理了数据的拆包与粘包问题。
总结：通过遵循Netty的设计原则，可以轻松解决TCP数据传输中的拆包、粘包问题。尽管使用DTObject包装数据避免了处理多种对象类型时的if判断，但仍然无法处理传输List、Map等复杂数据结构的情况。
