netty + Protobuf (整合二）

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【正文】Protobuf 消息设计

疯狂创客圈 死磕Netty 系列之12 【博客园 总入口 】

本文说明

本篇是 netty+Protobuf 实战的第二篇，完成一个 基于Netty + Protobuf 实战案例。

本篇简单说明一下，实例中，设计Protobuf 消息的大致原则和思路。

消息的大致类型

网络通信涉及到消息的定义，不管是直接使用二进制格式，还是 xml、json等字符串格式。消息都可以大体的分为3大消息类型:

• 请求消息

• 应答消息

• 命令消息

  一般情况下,每个消息还会包含一个序列号、和一个能够唯一区分消息类型的类型定义。

原则一：使用 enum定义消息类型。

为每个系统都定义一个 HeadType 枚举。包含系统用到的所有消息的枚举类型

enum HeadType
{
Login_Request = 1;//登陆请求
Login_Response = 2;//登录响应
Logout_Request = 3;//退出请求
Logout_Response = 4;
Keepalive_Request = 5;//心跳请求ping;
Keepalive_Response = 6;
Message_Request = 7;//消息请求;
Message_Response = 8;//消息回执;
Message_Notification = 9;//通知消息
}

原则二: 一个 protobuf message 对应一类消息

会为每个具有消息体的消息定义一个对应的protobuf message。

例如Login_Request会有一个对应LoginRequest消息。

/*登录信息*/
// LoginRequest对应的HeadType为Login_Request
// 消息名称去掉下划线，更加符合Java 的类名规范
message LoginRequest{
required string uid = 1; // 用户唯一id
required string deviceId = 2; // 设备ID
required string token = 3; // 用户token
optional uint32 platform = 4; //客户端平台 windows、mac、android、ios、web
optional string app_version = 5; // APP版本号
}

​

原则三：应答消息需要成功标记和应答序号

对于应答消息，并非总是成功的，因此在应答消息中还会包含另外2个字段。

• 一个用于描述应答是否成功，一个用于描述失败时的字符串信息。

• 对于有多个应答的消息来说，可能会包含是否为最后一个应答消息的标识——应答的序号（类似与网络数据包被分包以后，协议要合并时，需要知道分片在包中的具体位置）。

  因此Response看起来是这样：

/*聊天响应*/
message MessageResponse
{
required bool result = 1; //true表示发送成功，false表示发送失败
required uint32 code = 2; //错误码
required string info = 3; //错误描述
required uint32 expose = 4; //错误描述是否提示给用户:1 提示;0 不提示
required bool last_block = 5;
required fixed32 block_index = 6;
}

原则四：编解码从顶层消息开始

最后我会定义一个大消息，把所有的消息类型，全部封装在一起，让后在通信的时候都从顶层消息开始编解码。大消息看起来想下面这样。。

/*顶层消息*/
//顶层消息是一种嵌套消息，嵌套了各种类型消息
//内部的消息类型，全部使用optional字段
//根据消息类型 type的值，最多只有一个有效
message Message
{
required HeadType type = 1; //消息类型
required fixed32 sequence = 2;//消息系列号
fixed32 session_id = 3;
optional LoginRequest loginRequest = 4;
optional LoginResponse loginResponse = 5;
optional MessageRequest messageRequest = 6;
optional MessageResponse messageResponse = 7;
optional MessageNotification notification = 8;
}

原则五：TCP 消息需要进行二进制包装

用于UDP的时候比较简单，因为每个数据包就是一个独立的Message消息，可以直接解码，或者编码后直接发送。

但是如果是使用于TCP的时候，由于涉及到粘包、拆包等处理，而且Message消息里面也没有包含长度相关的字段（不好处理),因此把Message编码后的消息嵌入另外一个二进制消息中。

使用4字节消息长度+Message（二进制数据）+（2字节CRC校验（可选））

其中4字节的内容，只包含Message的长度，不包含自身和CRC的长度。如果需要也可以包含，当要记得通信双方必须一致。

协议接口文件完整 实例

下面是一个 为疯狂创客圈 100W*100级 分布式 IM项目定义 google protobuf 的协议接口文件

//定义protobuf的包名称空间
​
option java_package = "com.crazymakercircle.chat.common.bean.msg";
​
// 消息体名称
option java_outer_classname = "ProtoMsg";
​
​
enum HeadType
{
LOGIN_REQUEST = 1;//登陆请求
LOGIN_RESPONSE = 2;//登录响应
LOGOUT_REQUEST = 3;//退出请求
LOGOUT_RESPONSE = 4;
KEEPALIVE_REQUEST = 5;//心跳请求PING;
KEEPALIVE_RESPONSE = 6;
MESSAGE_REQUEST = 7;//消息请求;
MESSAGE_RESPONSE = 8;//消息回执;
MESSAGE_NOTIFICATION = 9;//通知消息
}
​
/*登录信息*/
// LoginRequest对应的HeadType为Login_Request
// 消息名称去掉下划线，更加符合Java 的类名规范
message LoginRequest{
required string uid = 1; // 用户唯一id
required string deviceId = 2; // 设备ID
required string token = 3; // 用户token
optional uint32 platform = 4; //客户端平台 windows、mac、android、ios、web
optional string app_version = 5; // APP版本号
}
​
//token说明: 账号服务器登录时生成的Token
​
/*登录响应*/
message LoginResponse{
required bool result = 1; //true 表示成功，false表示失败
required uint32 code = 2; //错误码
required string info = 3; //错误描述
required uint32 expose = 4; //错误描述是否提示给用户:1 提示;0 不提示
required string session_id = 5; //sessionId
}
​
​
​
/*聊天消息*/
message MessageRequest{
uint64 msg_id = 1; //消息id
string from = 2; //发送方uId
string to = 3; //接收方uId
uint64 time = 4; //时间戳(单位:毫秒)
required uint32 msg_type = 5; //消息类型 1：纯文本 2：音频 3：视频 4：地理位置 5：其他
required string session_id = 6; //sessionId
string content = 7; //消息内容
string url = 8; //多媒体地址
string property = 9; //附加属性
string from_nick = 10; //发送者昵称
optional string json = 11; //附加的json串
}
​
/*聊天响应*/
message MessageResponse
{
required bool result = 1; //true表示发送成功，false表示发送失败
required uint32 code = 2; //错误码
required string info = 3; //错误描述
required uint32 expose = 4; //错误描述是否提示给用户:1 提示;0 不提示
required bool last_block = 5;
required fixed32 block_index = 6;
}
​
/*通知消息*/
message MessageNotification
{
required uint32 msg_type = 1; //通知类型 1 上线 2 下线 ...
required bytes sender = 2;
required string json = 3;
required string timestamp = 4;
}
​
/*顶层消息*/
//顶层消息是一种嵌套消息，嵌套了各种类型消息
//内部的消息类型，全部使用optional字段
//根据消息类型 type的值，最多只有一个有效
message Message
{
required HeadType type = 1; //消息类型
required uint64 sequence = 2;//消息系列号
required fixed32 session_id = 3;
optional LoginRequest loginRequest = 4;
optional LoginResponse loginResponse = 5;
optional MessageRequest messageRequest = 6;
optional MessageResponse messageResponse = 7;
optional MessageNotification notification = 8;
}
​
​
// sequence 消息系列号
// 主要用于Request和Response，Response的值必须和Request相同，使得发送端可以进行事务匹配处理

参考文章：

我的Protobuf消息设计原则

疯狂创客圈 实战计划

• Netty 亿级流量 高并发 IM后台 开源项目实战

• Netty 源码、原理、JAVA NIO 原理

• Java 面试题 一网打尽

• 疯狂创客圈 【 博客园 总入口 】