# 17-netty-protobuf-UDP

## 39. netty系列之:protobuf在UDP协议中的使用

## 简介

netty中提供的protobuf编码解码器可以让我们直接在netty中传递protobuf对象。同时netty也提供了支持UDP协议的channel叫做NioDatagramChannel。如果直接使用NioDatagramChannel，那么我们可以直接从channel中读写UDP对象：DatagramPacket。

但是DatagramPacket中封装的是ByteBuf对象，如果我们想要向UDP channel中写入对象，那么需要一个将对象转换成为ByteBuf的方法，很明显netty提供的protobuf编码解码器就是一个这样的方法。

那么可不可以将NioDatagramChannel和ProtobufDecoder,ProtobufEncoder相结合呢？

NioDatagramChannel中channel读写的对象都是DatagramPacket。而ProtobufDecoder与ProtobufEncoder是将protoBuf对象MessageLiteOrBuilder跟ByteBuf进行转换，所以两者是不能直接结合使用的。

怎么才能在UDP中使用protobuf呢？今天要向大家介绍netty专门为UDP创建的编码解码器DatagramPacketEncoder和DatagramPacketDecoder。

## UDP在netty中的表示

UDP的数据包在netty中是怎么表示呢？

netty提供了一个类DatagramPacket来表示UDP的数据包。netty中的UDP channel就是使用DatagramPacket来进行数据的传递。先看下DatagramPacket的定义：

```
public class DatagramPacket
        extends DefaultAddressedEnvelope<ByteBuf, InetSocketAddress> implements ByteBufHolder
```

DatagramPacket继承自DefaultAddressedEnvelope，并且实现了ByteBufHolder接口。

其中的ByteBuf是数据包中需要传输的数据，InetSocketAddress是数据包需要发送到的地址。

而这个DefaultAddressedEnvelope又是继承自AddressedEnvelope:

```
public class DefaultAddressedEnvelope<M, A extends SocketAddress> implements AddressedEnvelope<M, A>
```

DefaultAddressedEnvelopee中有三个属性，分别是message,sender和recipient：

```
    private final M message;
    private final A sender;
    private final A recipient;
```

这三个属性分别代表了要发送的消息，发送方的地址和接收方的地址。

## DatagramPacketEncoder

DatagramPacketEncoder是一个DatagramPacket的编码器，所以要编码的对象就是DatagramPacket。上一节我们也提到了DatagramPacket实际上继承自AddressedEnvelope。所有的DatagramPacket都是一个AddressedEnvelope对象，所以为了通用起见，DatagramPacketEncoder接受的要编码的对象是AddressedEnvelope。

我们先来看下DatagramPacketEncoder的定义：

```
public class DatagramPacketEncoder<M> extends MessageToMessageEncoder<AddressedEnvelope<M, InetSocketAddress>> {
```

DatagramPacketEncoder是一个MessageToMessageEncoder，它接受一个AddressedEnvelope的泛型，也就是我们要encoder的对象类型。

那么DatagramPacketEncoder会将AddressedEnvelope编码成什么呢？

DatagramPacketEncoder中定义了一个encoder,这个encoder可以在DatagramPacketEncoder初始化的时候传入：

```
private final MessageToMessageEncoder<? super M> encoder;

    public DatagramPacketEncoder(MessageToMessageEncoder<? super M> encoder) {
        this.encoder = checkNotNull(encoder, "encoder");
    }

```

实际上DatagramPacketEncoder中实现的encode方法，底层就是调用encoder的encode方法，我们来看下他的实现：

```
    protected void encode(
            ChannelHandlerContext ctx, AddressedEnvelope<M, InetSocketAddress> msg, List<Object> out) throws Exception {
        assert out.isEmpty();

        encoder.encode(ctx, msg.content(), out);
        if (out.size() != 1) {
            throw new EncoderException(
                    StringUtil.simpleClassName(encoder) + " must produce only one message.");
        }
        Object content = out.get(0);
        if (content instanceof ByteBuf) {
            // Replace the ByteBuf with a DatagramPacket.
            out.set(0, new DatagramPacket((ByteBuf) content, msg.recipient(), msg.sender()));
        } else {
            throw new EncoderException(
                    StringUtil.simpleClassName(encoder) + " must produce only ByteBuf.");
        }
    }
```

上面的逻辑就是从AddressedEnvelope中调用`msg.content()`方法拿到AddressedEnvelope中的内容，然后调用encoder的encode方法将其编码并写入到out中。

最后调用out的get方法拿出编码之后的内容，再封装到DatagramPacket中去。

所以不管encoder最后返回的是什么对象，最后都会被封装到DatagramPacket中，并返回。

总结一下，DatagramPacketEncoder传入一个AddressedEnvelope对象，调用encoder将AddressedEnvelope的内容进行编码，最后封装成为一个DatagramPacket并返回。

鉴于protoBuf的优异对象序列化能力，我们可以将ProtobufEncoder传入到DatagramPacketEncoder中，做为真实的encoder：

```
 ChannelPipeline pipeline = ...;
pipeline.addLast("udpEncoder", new DatagramPacketEncoder(new ProtobufEncoder(...));
```

这样就把ProtobufEncoder和DatagramPacketEncoder结合起来了。

## DatagramPacketDecoder

DatagramPacketDecoder是和DatagramPacketEncoder相反的操作,它是将接受到的DatagramPacket对象进行解码，至于解码成为什么对象，也是由传入其中的decoder属性来决定的：

```
public class DatagramPacketDecoder extends MessageToMessageDecoder<DatagramPacket> {

    private final MessageToMessageDecoder<ByteBuf> decoder;

    public DatagramPacketDecoder(MessageToMessageDecoder<ByteBuf> decoder) {
        this.decoder = checkNotNull(decoder, "decoder");
    }
```

DatagramPacketDecoder要解码的对象是DatagramPacket，而传入的decoder要解码的对象是ByteBuf。

所以我们需要一个能够解码ByteBuf的decoder实现，而和protoBuf对应的就是ProtobufDecoder。

先来看下DatagramPacketDecoder的decoder方法是怎么实现的：

```
    protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, DatagramPacket msg, List<Object> out) throws Exception {
        decoder.decode(ctx, msg.content(), out);
    }
```

可以看到DatagramPacketDecoder的decoder方法很简单，就是从DatagramPacket中拿到content内容，然后交由decoder去decode。

如果使用ProtobufDecoder作为内置的decoder,则可以将ByteBuf对象decode成为ProtoBuf对象，刚好和之前讲过的encode相呼应。

将ProtobufDecoder传入DatagramPacketDecoder也非常简单，我们可以这样做：

```
 ChannelPipeline pipeline = ...;
   pipeline.addLast("udpDecoder", new DatagramPacketDecoder(new ProtobufDecoder(...));
```

这样一个DatagramPacketDecoder就完成了。

## 总结

可以看到，如果直接使用DatagramPacketEncoder和DatagramPacketDecoder加上ProtoBufEncoder和ProtoBufDecoder，那么实现的是DatagramPacket和ByteBuf直接的互相转换。

当然这里的ProtoBufEncoder和ProtoBufDecoder可以按照用户的需要被替换成为不同的编码解码器。

可以自由组合编码解码方式，就是netty编码器的最大魅力。


---

# Agent Instructions: Querying This Documentation

If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question.

Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter:

```
GET https://docs.flydean.com/www.flydean.com/docs/java/netty/17-netty-protobuf-udp.md?ask=<question>
```

The question should be specific, self-contained, and written in natural language.
The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation.

Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.