用Java的New IO开发网络协议 - 编程入门网

用Java的New IO开发网络协议

最近用Java的New IO开发了一套简单的网络协议，在这里我把开发中的一些心得整理一下，总结出一套简单的可以重用的网络协议开发框架，希望能够给初学者一点帮助。

网络协议基本的通讯单位是一个一个的消息包。在用socket传输这些包的时，首先要解决的一个问题是如何解决包与包之间的边界问题。socket传输的是流，一个send中发出的消息，在对方不一定在一个recv中收到，可能要多次recv，或者一个recv收到多个send中放出的包。所以必须由应用层协议自己来解决包的定界问题。通常有两种方法，一种是每个包以一个特殊的字符或者字符串来结束，如http协议就是以两个''\n''作为一个消息的结束标记；另一种方法就是，所有的消息都有一个固定长度的消息头，在消息头中指出这条消息的长度。我们的协议是采用第二种方法，这也是大部分协议采用的方法。本文提出的框架也是解决这种协议方式的。

Java的New IO是在J2SE1.4引入的，主要引入了Buffer这样的概念，发送接受数据都是在Buffer上进行，而对于初学者，Buffer的操作是比较复杂的，容易出错。所以在这个框架中尽可能的把对于Buffer的操作封装起来。

框架主要有MessageHeader, Message, MessageFactory三个接口，两个类MessageChannel, BufferUtil，以及一个异常类MessageFormatException构成。下面说明这几个接口和类的功能。

1. MessageHeader接口

在这样一套网络协议中，总是有一个固定长度的消息头，不同的协议有不同的消息头，但是几乎所有的消息头都定义了本消息的长度和本消息的类型。类型用于识别不同的消息包。类型相同的包，格式都是一样的，可以用同一个Java的class来表达。类型不同的包，格式可能相同也可能不同，依赖于协议。接口定义如下：

public interface MessageHeader { /** * 返回消息类型 */ int getMessageType(); /** * 返回消息长度 */ int getMessageLength(); /** * 从Buffer中提取消息头 */ void buildFromBuffer(ByteBuffer buffer); /** * 把消息头放到Buffer中 */ void appendToBuffer(ByteBuffer buffer); }

2. Message接口

Message代表一个消息包。每个消息包有一个消息头。其定义如下：

public interface Message { /** * 设置消息头，在MessageChannel.receive中调用 */ void setHeader(MessageHeader header); /** * 返回消息头 */ MessageHeader getHeader(); /** * 从Buffer中取出消息体 */ void buildBodyFromBuffer(ByteBuffer buffer); /** * 把消息体放到Buffer中 */ void appendBodyToBuffer(ByteBuffer buffer); }

用Java的New IO开发网络协议(2)

3. MessageFactory接口

这个接口封装了所有真正的用于表达消息的类的创建，在MessageChannel的receive中调用。这里用了抽象工厂模式。其定义如下：

public interface MessageFactory { /** * 返回消息头的字节数 */ int getMessageHeaderLength(); /** * 创建一个消息头对象 */ MessageHeader createMessageHeader(); /** * 创建一个消息对象 * @param type 消息类型，从消息头中取得 */ Message createMessage(int type); }

4. MessageChannel类

主要功能都在这个类中，用于发送和接收消息，并封装了所有对于Buffer的操作。

class MessageChannel { /** * 构造方法，要求指明发送缓冲区和接收缓冲区的大小 */ public MessageChannel(int receiveBufferSize, int sendBufferSize, SocketChannel sc, MessageFactory mf); /** * 接收一条消息，当消息不完整、收到的消息长度太大（超过接收缓冲区大小）或者不能通过MessageFactory创建的消息类型时时抛出MessageFormatException。 */ public Message

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