30. netty系列之:netty中的自动解码器ReplayingDecoder
简介
netty提供了一个从ByteBuf到用户自定义的message的解码器叫做ByteToMessageDecoder,要使用这个decoder，我们需要继承这个decoder，并实现decode方法，从而在这个方法中实现ByteBuf中的内容到用户自定义message对象的转换。
那么在使用ByteToMessageDecoder的过程中会遇到什么问题呢？为什么又会有一个ReplayingDecoder呢？带着这个问题我们一起来看看吧。
ByteToMessageDecoder可能遇到的问题
要想实现自己的解码器将ByteBuf转换成为自己的消息对象，可以继承ByteToMessageDecoder，然后实现其中的decode方法即可，先来看下decode方法的定义：
protected void decode(ChannelHandlerContext ctx,
ByteBuf buf, List<Object> out) throws Exception
输入的参数中buf是要解码的ByteBuf，out是解码过后的对象列表，我们需要把ByteBuf中的数据转换成为我们自己的对象加入out的list中。
那么这里可能会遇到一个问题，因为我们在调用decode方法的时候buf中的数据可能还没有准备好，比如我们需要一个Integer，但是buf中的数据不够一个整数，那么就需要一些buf中数据逻辑的判断,我们以一个带有消息长度的Buf对象来描述一下这个过程。
所谓带有消息长度的Buf对象，就是说Buf消息中的前4位，构成了一个整数，这个整数表示的是buf中后续消息的长度。
所以我们读取消息进行转换的流程是，先读取前面4个字节，得到消息的长度，然后再读取该长度的字节，这就是我们真正要获取的消息内容。
来看一下如果是继承自ByteToMessageDecoder应该怎么实现这个逻辑呢？
public class IntegerHeaderFrameDecoder extends ByteToMessageDecoder {
@Override
protected void decode(ChannelHandlerContext ctx,
ByteBuf buf, List<Object> out) throws Exception {
if (buf.readableBytes() < 4) {
return;
}
buf.markReaderIndex();
int length = buf.readInt();
if (buf.readableBytes() < length) {
buf.resetReaderIndex();
return;
}
out.add(buf.readBytes(length));
}
}
在decode中，我们首先需要判断buf中可读的字节有没有4个，没有的话直接返回。如果有，则先读取这4个字节的长度，然后再判断buf中的可读字节是否小于应该读取的长度，如果小于，则说明数据还没有准备好，需要调用resetReaderIndex进行重置。
最后，如果所有的条件都满足，才真正进行读取工作。
有没有一个办法可以不提前进行判断，可以直接按照自己想要的内容来读取buf的方式呢？答案就是ReplayingDecoder。
我们先来看一下上面的例子用ReplayingDecoder重写是什么情况：
public class IntegerHeaderFrameDecoder
extends ReplayingDecoder<Void> {
protected void decode(ChannelHandlerContext ctx,
ByteBuf buf, List<Object> out) throws Exception {
out.add(buf.readBytes(buf.readInt()));
}
}
使用ReplayingDecoder，我们可以忽略buf是否已经接收到了足够的可读数据，直接读取即可。
相比之下ReplayingDecoder非常的简单。接下来，我们来探究一下ReplayingDecoder的实现原理。
ReplayingDecoder的实现原理
ReplayingDecoder实际上是ByteToMessageDecoder的一个子类，它的定义如下：
public abstract class ReplayingDecoder<S> extends ByteToMessageDecoder
在ByteToMessageDecoder中，最重要的方法是channelRead,在这个方法中实际调用了callDecode(ctx, cumulation, out);来实现cumulation到out的解码过程。
ReplayingDecoder的秘密就在于对这个方法的重写，我们来看下这个方法的具体实现：
protected void callDecode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) {
replayable.setCumulation(in);
try {
while (in.isReadable()) {
int oldReaderIndex = checkpoint = in.readerIndex();
int outSize = out.size();
if (outSize > 0) {
fireChannelRead(ctx, out, outSize);
out.clear();
if (ctx.isRemoved()) {
break;
}
outSize = 0;
}
S oldState = state;
int oldInputLength = in.readableBytes();
try {
decodeRemovalReentryProtection(ctx, replayable, out);
if (ctx.isRemoved()) {
break;
}
if (outSize == out.size()) {
if (oldInputLength == in.readableBytes() && oldState == state) {
throw new DecoderException(
StringUtil.simpleClassName(getClass()) + ".decode() must consume the inbound " +
"data or change its state if it did not decode anything.");
} else {
continue;
}
}
} catch (Signal replay) {
replay.expect(REPLAY);
if (ctx.isRemoved()) {
break;
}
// Return to the checkpoint (or oldPosition) and retry.
int checkpoint = this.checkpoint;
if (checkpoint >= 0) {
in.readerIndex(checkpoint);
} else {
}
break;
}
if (oldReaderIndex == in.readerIndex() && oldState == state) {
throw new DecoderException(
StringUtil.simpleClassName(getClass()) + ".decode() method must consume the inbound data " +
"or change its state if it decoded something.");
}
if (isSingleDecode()) {
break;
}
}
} catch (DecoderException e) {
throw e;
} catch (Exception cause) {
throw new DecoderException(cause);
}
}
这里的实现和ByteToMessageDecoder不同的是ReplayingDecoder中定义了一个checkpoint,这个checkpint是在尝试进行数据解码之初设置的：
int oldReaderIndex = checkpoint = in.readerIndex();
如果是在解码的过程中出现了异常，则使用checkpoint重置index：
int checkpoint = this.checkpoint;
if (checkpoint >= 0) {
in.readerIndex(checkpoint);
} else {
}
这里捕获的异常是Signal，Signal是什么呢？
Signal是一个Error对象：
public final class Signal extends Error implements Constant<Signal>
这个异常是从replayable中抛出来的。
replayable是一个特有的ByteBuf对象，叫做ReplayingDecoderByteBuf:
final class ReplayingDecoderByteBuf extends ByteBuf
在ReplayingDecoderByteBuf中定义了Signal属性：
private static final Signal REPLAY = ReplayingDecoder.REPLAY;
这个Signal异常是从ReplayingDecoderByteBuf中的get方法中抛出的，这里以getInt为例,看一下异常是如何抛出的：
public int getInt(int index) {
checkIndex(index, 4);
return buffer.getInt(index);
}
getInt方法首先会去调用checkIndex方法进行buff中的长度检测，如果小于要读取的长度，则会抛出异常REPLAY：
private void checkIndex(int index, int length) {
if (index + length > buffer.writerIndex()) {
throw REPLAY;
}
}
这就是Signal异常的由来。
总结
以上就是对ReplayingDecoder的介绍，虽然ReplayingDecoder好用，但是从它的实现可以看出，ReplayingDecoder是通过抛出异常来不断的重试，所以在某些特殊的情况下会造成性能的下降。
也就是说在减少我们代码量的同时，降低了程序的执行效率。看来要想马儿跑又想马儿不吃草，这样的好事是不可能的了。