一、什么是协议？

在计算机网络与信息通信领域里，人们经常提及“协议”一词。互联网中常用的具有代表性的协议有IP、TCP、HTTP等。

简单来说，协议就是计算机与计算机之间通过网络实现通信时事先达成的一种“约定”。这种“约定”使那些由不同厂商的设备、不同的CPU以及不同的操作系统组成的计算机之间，只要遵循相同的协议就能够实现通信。

二、协议的必要性

通常，我们发送一封电子邮件、访问某个主页获取信息时察觉不到协议的存在，只有在我们重新配置计算机的网络连接、修改网络设置时才有可能涉及协议。

这就好比两个人使用不同国家的语言说话，怎么也无法相互理解。也可以比喻成没有断句的话，有多种不同的解释，双方可能会产生分歧。协议可以分为很多种，每一种协议都明确地界定了它的行为规范。两台计算机之间必须能够支持相同的协议，并遵循相同协议进行处理，这样才能实现相互通信。

TCP/IP 中消息传输基于流的方式，没有边界。

协议的目的就是划定消息的边界，制定通信双方要共同遵守的通信规则。

三、常见协议示例

3.1 redis协议

比如我们要发送消息给redis，需要遵从其协议。
比如我们要发送set key value 形式的命令，则我们首先要发送整个命令的长度，然后分别发送命令每个位置的长度，如下所示：

set name Tom

则需要按照如下的协议发送：

*3 //命令长度
$3 //set长度
set //命令内容
$4 //key的长度
name //key的内容
$3 //value的长度
Tom //value的内容

我们使用如下代码连接redis并发送上面的内容：

创建一个客户端，连接本地redis：

public class RedisProtocol {
    // 回车换行
    static final byte[] LINE = {13, 10};

    public static void main(String[] args) {
        NioEventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

        try {
            ChannelFuture channelFuture = new Bootstrap().group(worker)
                    .channel(NioSocketChannel.class)
                    .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) {
                            socketChannel.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {
                                //连接建立后触发以下方法，发送内容
                                @Override
                                public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) {
                                    ByteBuf buf = ctx.alloc().buffer();
                                    buf.writeBytes("*3".getBytes());
                                    buf.writeBytes(LINE);
                                    buf.writeBytes("$3".getBytes());
                                    buf.writeBytes(LINE);
                                    buf.writeBytes("set".getBytes());
                                    buf.writeBytes(LINE);
                                    buf.writeBytes("$4".getBytes());
                                    buf.writeBytes(LINE);
                                    buf.writeBytes("name".getBytes());
                                    buf.writeBytes(LINE);
                                    buf.writeBytes("$3".getBytes());
                                    buf.writeBytes(LINE);
                                    buf.writeBytes("Tom".getBytes());
                                    buf.writeBytes(LINE);
                                    ctx.writeAndFlush(buf);
                                }
                                //接收redis返回值
                                @Override
                                public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
                                    ByteBuf byteBuf = (ByteBuf) msg;
                                    System.out.println(byteBuf.toString(StandardCharsets.UTF_8));
                                }
                            });
                        }
                    }).connect("127.0.0.1", 6379);

            channelFuture.sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            worker.shutdownGracefully();
        }
    }
}

验证：

127.0.0.1:0>get name
"Tom"

3.2 http协议

下面我们演示下netty当中解析http请求的示例代码。因为http协议我们自己实现太过复杂，所以我们直接使用netty提供的http编解码器：HttpServerCodec：

public final class HttpServerCodec extends CombinedChannelDuplexHandler<HttpRequestDecoder, HttpResponseEncoder> implements SourceCodec

如上图所示，我们发现这个类继承自CombinedChannelDuplexHandler，同时实现了编码和解码的功能。

下面我们提供个一个服务端代码，通过浏览器访问，看看最终能收到浏览器请求内容是什么样的：

public class HttpProtocolServer {

    public static void main(String[] args) {
        NioEventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup(1);
        NioEventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

        try {
            ChannelFuture channelFuture = new ServerBootstrap()
                    .group(boss, worker)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(NioSocketChannel nioSocketChannel) {
                            nioSocketChannel.pipeline().addLast(new HttpServerCodec());
                            nioSocketChannel.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {
                                @Override
                                public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
                                    System.out.println(msg);
                                    System.out.println("****************");
                                    System.out.println(msg.getClass());
                                    super.channelRead(ctx, msg);
                                }
                            });
                        }
                    }).bind(8080);
            channelFuture.sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            boss.shutdownGracefully();
            worker.shutdownGracefully();
        }
    }
}

浏览器访问http://localhost:8080/index.html，得到如下结果：

DefaultHttpRequest(decodeResult: success, version: HTTP/1.1)
GET / HTTP/1.1
Host: localhost:8080
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
sec-ch-ua: "Chromium";v="92", " Not A;Brand";v="99", "Google Chrome";v="92"
sec-ch-ua-mobile: ?0
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/92.0.4515.131 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9
Sec-Fetch-Site: none
Sec-Fetch-Mode: navigate
Sec-Fetch-User: ?1
Sec-Fetch-Dest: document
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8
****************
class io.netty.handler.codec.http.DefaultHttpRequest
EmptyLastHttpContent
****************
class io.netty.handler.codec.http.LastHttpContent$1

分析如上内容，发现得到了很多http请求的参数内容，以及共接收到两个类型的类，分别是：DefaultHttpRequest 和 LastHttpContent，也就是说，http请求会给我们两部分的内容，分别是请求和请求体，这里无论是get还是post，都是如此。

所以，当我们想要处理一个http请求的话，需要对这两个请求进行判断去分别处理：

if (msg instanceof HttpRequest){
     // TODO do something...
}else if(msg instanceof HttpContent){
   // TODO do something...
}

也可以使用netty提供的SimpleChannelInboundHandler的针对单一类型的入站处理器去处理请求：

 nioSocketChannel.pipeline().addLast(new SimpleChannelInboundHandler<HttpRequest>() {
      @Override
       protected void channelRead0(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, HttpRequest httpRequest) {

       }
});

处理处理请求，一个正常的http请求还需要返回响应，我们用DefaultFullHttpResponse最为响应。这个类需要需要指定请求协议的version，以及请求的状态。

除此之外，我们给请求增加上响应内容：Hello World！

完整代码如下所示：

public class HttpProtocolServer {

    public static void main(String[] args) {
        NioEventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup(1);
        NioEventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

        try {
            ChannelFuture channelFuture = new ServerBootstrap()
                    .group(boss, worker)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(NioSocketChannel nioSocketChannel) {
                            nioSocketChannel.pipeline().addLast(new HttpServerCodec());
                            nioSocketChannel.pipeline().addLast(new SimpleChannelInboundHandler<HttpRequest>() {
                                @Override
                                protected void channelRead0(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, HttpRequest httpRequest) {
                                    System.out.println(httpRequest.uri());

                                    //创建响应
                                    DefaultFullHttpResponse response =
                                            new DefaultFullHttpResponse(httpRequest.protocolVersion(), HttpResponseStatus.OK);

                                    byte[] bytes = "<h1>Hello World!<h1>".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
                                    //添加响应内容长度，否则会浏览器会一直处于加载状态
                                    response.headers().setInt(CONTENT_LENGTH, bytes.length);
                                    //添加响应内容
                                    response.content().writeBytes(bytes);

                                    //写入响应
                                    channelHandlerContext.channel().writeAndFlush(response);
                                }
                            });
//
//                            nioSocketChannel.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {
//                                @Override
//                                public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
//                                    System.out.println(msg);
//                                    System.out.println("****************");
//                                    System.out.println(msg.getClass());
//
//                                    if (msg instanceof HttpRequest) {
//                                        // TODO do something...
//                                    } else if (msg instanceof HttpContent) {
//                                        // TODO do something...
//                                    }
//                                    super.channelRead(ctx, msg);
//                                }
//                            });
                        }
                    }).bind(8080);
            channelFuture.sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            boss.shutdownGracefully();
            worker.shutdownGracefully();
        }
    }
}

浏览器请求http://localhost:8080/index.html，查看结果：

/index.html
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