一起学netty（13）编码器和解码器概念理解

编码器和解码器

在网络应用中需要实现某种编解码器，将原始字节数据与自定义的消息对象进行互相转换。网络中都是以字节码的数据形式来传输数据的，服务器编码数据后发送到客户端，客户端需要对数据进行解码。

netty提供了强大的编解码器框架，使得我们编写自定义的编解码器很容易，也容易封装重用。对于Netty而言，编解码器由两部分组成：编码器、解码器。

解码器：负责将消息从字节或其他序列形式转成指定的消息对象。

编码器：将消息对象转成字节或其他序列形式在网络上传输。

Netty 的编（解）码器实现了 ChannelHandlerAdapter，也是一种特殊的 ChannelHandler，所以依赖于 ChannelPipeline，可以将多个编（解）码器链接在一起，以实现复杂的转换逻辑。

Netty里面的编解码：

解码器：负责处理“入站 InboundHandler”数据。
编码器：负责“出站 OutboundHandler” 数据。

解码器(Decoder)

解码器负责解码“入站”数据从一种格式到另一种格式，解码器处理入站数据是抽象ChannelInboundHandler的实现，所以解码器的本质还是入栈处理器，只不过解码器又对解码器做了进一步的抽象。实践中使用解码器很简单，就是将入站数据转换格式后传递到ChannelPipeline中的下一个ChannelInboundHandler进行处理；这样的处理时很灵活的，我们可以将解码器放在ChannelPipeline中，重用逻辑。

对于解码器，Netty中主要提供了抽象基类ByteToMessageDecoder和MessageToMessageDecoder。

ByteToMessageDecoder: 用于将字节转为消息，需要检查缓冲区是否有足够的字节。
ReplayingDecoder: 继承ByteToMessageDecoder，不需要检查缓冲区是否有足够的字节,但是 ReplayingDecoder速度略慢于ByteToMessageDecoder,同时不是所有的ByteBuf都支持。
MessageToMessageDecoder: 用于从一种消息解码为另外一种消息（例如POJO到POJO）。

ByteToMessageDecoder解码器

用于将接收到的二进制数据(Byte)解码，得到完整的请求报文(Message)，ByteToMessageDecoder继承自ChannelInboundHandlerAdapter，是一种入栈处理器，可以称为解码器，负责将byte字节流(ByteBuf)转换成自己定义的Message数据类型。

抽象方法：

protected abstract void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out)

这个方法是唯一的一个需要自己实现的抽象方法，作用是将ByteBuf数据解码成其他形式的数据。

参数：

ctx：ChannelHandler上下文
In：需要进行解码的二进制字节数组
out：该容器内的对象要传递给下一个解码器或者下一个入栈处理器。也就是将解码后的对象放入该容器。

ByteToMessageDecoder提供的一些常见的实现类：

FixedLengthFrameDecoder：定长协议解码器，我们可以指定固定的字节数算一个完整的报文
LineBasedFrameDecoder：行分隔符解码器，遇到\n或者\r\n，则认为是一个完整的报文
DelimiterBasedFrameDecoder：分隔符解码器，与LineBasedFrameDecoder类似，只不过分隔符可以自己指定
LengthFieldBasedFrameDecoder：长度编码解码器，将报文划分为报文头/报文体，根据报文头中的Length字段确定报文体的长度，因此报文提的长度是可变的
JsonObjectDecoder：json格式解码器，当检测到匹配数量的"{" 、”}”或”[””]”时，则认为是一个完整的json对象或者json数组。

由于ByteToMessageDecoder解码器实现相对比较复杂，我们下一章将对其单独重点分析。本章主要是理解编码器和解码器的概念。

MessageToMessageDecoder

ByteToMessageDecoder是将二进制流进行解码后，得到有效报文。而MessageToMessageDecoder则是将一个本身就包含完整报文信息的对象转换成另一个Java对象。所以相比于ByteToMessageDecoder要直接处理二进制字节而言MessageToMessageDecoder相对就比较简单。《一起学netty（5）netty入门程序案例》一文中提到的StringDecoder就是MessageToMessageDecoder的实现类。

编码器(Encoder)

与ByteToMessageDecoder和MessageToMessageDecoder相对应，Netty提供了对应的编码器实现MessageToByteEncoder和MessageToMessageEncoder，二者都实现了ChannelOutboundHandler接口，所以它们也就是出栈处理器。

相对来说，编码器比解码器的实现要更加简单，原因在于解码器除了要按照协议解析数据，还要要处理粘包、拆包问题；而编码器只要将数据转换成协议规定的二进制格式发送即可。

MessageToByteEncoder

MessageToByteEncoder也是一个泛型类，泛型参数表示将需要编码的对象的类型，编码的结果是将信息转换成二进制流放入ByteBuf中。子类通过覆写其抽象方法encode来实现编码。

protected abstract void encode(ChannelHandlerContext ctx, I msg, ByteBuf out) throws Exception;

MessageToMessageEncoder

MessageToMessageEncoder同样是一个泛型类，泛型参数表示将需要编码的对象的类型，编码的结果是将信息放到一个List中。子类通过覆写其抽象方法encode，来实现编码。

public abstract class MessageToMessageEncoder<I> extends ChannelOutboundHandlerAdapter {

  ...

  protected abstract void encode(ChannelHandlerContext ctx, I msg, List<Object> out) throws Exception;

  ...

}

与MessageToByteEncoder不同的，MessageToMessageEncoder编码后的结果放到的out参数类型是一个List中。例如，你一次发送2个报文，因此msg参数中实际上包含了2个报文，因此应该解码出两个报文对象放到List中。

MessageToMessageEncoder提供的常见子类包括：

LineEncoder：按行编码，给定一个CharSequence(如String)，在其之后添加换行符\n或者\r\n，并封装到ByteBuf进行输出，与LineBasedFrameDecoder相对应。
Base64Encoder：给定一个ByteBuf，得到对其包含的二进制数据进行Base64编码后的新的ByteBuf进行输出，与Base64Decoder相对应。
LengthFieldPrepender：给定一个ByteBuf，为其添加报文头Length字段，得到一个新的ByteBuf进行输出。Length字段表示报文长度，与LengthFieldBasedFrameDecoder相对应。
StringEncoder：给定一个CharSequence(如：StringBuilder、StringBuffer、String等)，将其转换成ByteBuf进行输出，与StringDecoder对应。这些MessageToMessageEncoder实现类最终输出的都是ByteBuf，因为最终在网络上传输的都要是二进制数据。