分隔符与Base64编解码

1 DelimiterBasedFrameDecoder介绍

上一节我们介绍了LineBasedFrameDecoder，其以换行符\n或者\r\n作为依据，遇到\n或者\r\n都认为是一条完整的消息。

而DelimiterBasedFrameDecoder与LineBasedFrameDecoder类似，只不过更加通用，允许我们指定任意特殊字符作为分隔符。我们还可以同时指定多个分隔符，如果在请求中发的确有多个分隔符，将会选择内容最短的一个分隔符作为依据。
例如：

   +--------------+
   | ABC\nDEF\r\n |
   +--------------+

如果我们指定分隔符为\n，那么将会解码出来2个消息

   +-----+-----+
   | ABC | DEF |
   +-----+-----+

如果我们指定\r\n作为分隔符，那么只会解码出来一条消息

   +----------+
   | ABC\nDEF |
   +----------+

DelimiterBasedFrameDecoder提供了多个构造方法，最终调用的都是以下构造方法：

public DelimiterBasedFrameDecoder(
            int maxFrameLength, boolean stripDelimiter, boolean failFast, ByteBuf... delimiters)

其中：

maxLength：
表示一行最大的长度，如果超过这个长度依然没有检测到\n或者\r\n，将会抛出TooLongFrameException

failFast：
与maxLength联合使用，表示超过maxLength后，抛出TooLongFrameException的时机。如果为true，则超出maxLength后立即抛出TooLongFrameException，不继续进行解码；如果为false，则等到完整的消息被解码后，再抛出TooLongFrameException异常。

stripDelimiter：
解码后的消息是否去除分隔符。

delimiters：
分隔符。我们需要先将分割符，写入到ByteBuf中，然后当做参数传入。

需要注意的是，netty并没有提供一个DelimiterBasedFrameDecoder对应的编码器实现(笔者没有找到)，因此在发送端需要自行编码，添加分隔符。

2 Base64编解码

对于以特殊字符作为报文分割条件的协议的解码器，如：LineBasedFrameDecoder、DelimiterBasedFrameDecoder。都存在一个典型的问题，如果发送数据当中本身就包含了分隔符，怎么办？如：我们要发送的内容为：

hello1\nhello2\nhello3\n

我们需要把这个内容整体当做一个有效报文来处理，而不是拆分成hello1、hello2、hello3。一些同学可能想到那可以换其他的特殊字符，但是如果内容中又包含你想指定的其他特殊字符怎么办呢？

因此我们通常需要发送的内容进行base64编码，base64中总共只包含了64个字符。

image.png
我们可以指定这64个字符之外的其他字符作为特殊分割字符；而接收端对应的进行base64解码，得到对应的原始的二进制流，然后进行处理。Netty提供了Base64Encoder/Base64Decoder来帮我们处理这个问题。需要注意的是，只需要对内容进行base64编码，分隔符不需要编码。

3 DelimiterBasedFrameDecoder结合Base64编解码案例

Server端：DelimiterBasedFrameDecoderServer

public class DelimiterBasedFrameDecoderServer {
   public static void main(String[] args) throws Exception {
      EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(); // (1)
      EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
      try {
         ServerBootstrap b = new ServerBootstrap(); // (2)
         b.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class) // (3)
               .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { // (4)
                  @Override
                  public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                     ByteBuf delemiter= Unpooled.buffer();
                     delemiter.writeBytes("&".getBytes());
                    //先使用DelimiterBasedFrameDecoder解码，以&作为分割符
                    ch.pipeline().addLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(1024, true, true,delemiter));
                    //之后使用Base64Decoder对数据进行解码，得到报文的原始的二进制流
                    ch.pipeline().addLast(new Base64Decoder());
                    //对请求报文进行处理
                     ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {
                        @Override
                        public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
                           if (msg instanceof ByteBuf) {
                              ByteBuf packet = (ByteBuf) msg;
                              System.out.println(
                                    new Date().toLocaleString() + ":" + packet.toString(Charset.defaultCharset()));
                           }
                        }
                     });
                  }
               });
         // Bind and start to accept incoming connections.
         ChannelFuture f = b.bind(8080).sync(); // (7)
         System.out.println("DelimiterBasedFrameDecoderServer Started on 8080...");
         f.channel().closeFuture().sync();
      } finally {
         workerGroup.shutdownGracefully();
         bossGroup.shutdownGracefully();
      }
   }
}

Server接受到的数据，首先我们要去除分隔符，然后才能进行base64解码。因此首选我们添加了DelimiterBasedFrameDecoder根据&处理粘包办包问题，之后使用Base64Decoder进行解码，最后通过一个自定义ChannelInboundHandler打印请求的数据。
client端：DelimiterBasedFrameDecoderClient

public class DelimiterBasedFrameDecoderClient {
   public static void main(String[] args) throws Exception {
      EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
      try {
         Bootstrap b = new Bootstrap(); // (1)
         b.group(workerGroup); // (2)
         b.channel(NioSocketChannel.class); // (3)
         b.option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true); // (4)
         b.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
            @Override
            public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
               ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {
                   //在于server建立连接后，即发送请求报文
                  public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) {
                     //先对要发送的原始内容进行base64编码
                     ByteBuf content = Base64.encode(Unpooled.buffer().writeBytes("hello&tianshouzhi&".getBytes
                           ()));
                     //之后添加分隔符
                     ByteBuf req = Unpooled.copiedBuffer(content);
                     req.writeBytes("&".getBytes());
                     ctx.writeAndFlush(req);
                        }
               });
            }
         });
         // Start the client.
         ChannelFuture f = b.connect("127.0.0.1",8080).sync(); // (5)
         // Wait until the connection is closed.
         f.channel().closeFuture().sync();
      } finally {
         workerGroup.shutdownGracefully();
      }
   }
}

在编写client端代码时我们先对原始内容进行base64编码，然后添加分割符之后进行输出。

需要注意，虽然Netty提供了Base64Encoder进行编码，这里并没有直接使用，如果直接使用Base64Encoder，那么会对我们输出的所有内容进行编码，意味着分隔符也会被编码，这显然不符合我们的预期，所以这里直接使用了Netty提供了Base64工具类来处理。

如果一定要使用Base64Encoder，那么代码需要进行相应的修改，自定义的ChannelInboundHandler只输出原始内容，之后通过Base64Encoder进行编码，然后需要额外再定义一个ChannelOutboundHandler添加分隔符，如：

ch.pipeline().addLast(new ChannelOutboundHandlerAdapter() {
   @Override
   public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) throws Exception {
      if(msg instanceof ByteBuf){
         ((ByteBuf) msg).writeBytes("&".getBytes());
      }
   }
});
ch.pipeline().addLast(new Base64Encoder());
ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {
    //在于server建立连接后，即发送请求报文
   public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) {
      ByteBuf req = Unpooled.buffer().writeBytes("hello&tianshouzhi&".getBytes());
      ctx.writeAndFlush(req);
                   }
});

上述两种方案效果是等价的。

当我们先后启动server和client后，会看到server端控制台输出：

DelimiterBasedFrameDecoderServer Started on 8080...
2018-9-8 13:56:32:hello&tianshouzhi&

说明经过base64编码后，我们的请求中可以包含分隔符作为内容。

如果我们将base64编解码相关逻辑去掉，你将会看到的输出是：

DelimiterBasedFrameDecoderServer Started on 8080...
2018-9-8 14:13:31:hello
2018-9-8 14:13:31:tianshouzhi

也就是说，原始内容也被误分割了，解码失败，读者可以自行验证。