在實際網(wǎng)絡應用中，我們接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)都是以實際應用數(shù)據(jù)類型為單位的（比如一個Http數(shù)據(jù)體，或者一個ThriftObject）。而對于Socket而言，它處理的是TCP傳輸層的數(shù)據(jù)，在它接收或發(fā)送的一個TCP包中，可能正好對應一個ThriftObject，或者多個ThriftObject、ThriftObject的一部分，甚至可能由多個ThriftObject的多個部分組成。這就是TCP的粘包半包問題。

Netty提供了一種機制可以幫助我們方便地處理TCP半包和粘包問題，它是通過嵌入ChannelHandler來實現(xiàn)的。

下面以一段簡單的代碼實例來看一下，如何在Netty中處理TCP粘包和拆包問題。可以看到代碼中添加了類型為FixedLengthFrameDecoder的ChannelHandler，添加這段代碼的效果就是每次會截取定量長度為1024的字節(jié)數(shù)據(jù)作為下層ChannelHandler的input處理對象。

    public void bind(int port) throws Exception {
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
            serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
                .channel(NioServerSocketChannel.class)
                .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)
                .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                    @Override
                    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                        //處理TCP半包粘包問題
                        ch.pipeline().addLast(new FixedLengthFrameDecoder(1024));
                    }
                })
                .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                    @Override
                    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                        ch.pipeline().addLast(new SimpleNettyServerHandler());
                    }
                });
            ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(port).sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }

1. 源碼分析

我們就以FixedLengthFrameDecoder為例，它的實現(xiàn)非常簡單，繼承自類ByteToMessageDecoder,并對父類的抽象方法decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out)進行了實現(xiàn)。所以，要分析Netty對TCP粘包拆包的處理，核心邏輯在于ByteToMessageDecoder。

public class FixedLengthFrameDecoder extends ByteToMessageDecoder{
 @Override
    protected final void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out)
    {.....}
}

1.1 流程概述

4個核心方法：
ByteToMessageDecoder channelRead(..)
ByteToMessageDecoder callDecode(..)
ByteToMessageDecoder fireChannelRead(..)
FixedLengthFrameDecoder decode(..)

1.2 channelRead方法分析

通過文章 Netty源碼分析-ChannelPipeline 的分析，channelRead方法的調用是在ChannelPipeline中，入?yún)sg會是一個ByteBuf。

第一步：首先會實例化一個空的CodecOutputList，用于存放一會將要解碼生成的對象。
第二步：核心在于賦值cumulation，cumulation的類型也是ByteBuf，它與入?yún)⒌膍sg會有什么不同呢？如果cumulation為null，會直接將msg的地址賦值給cumulation，否則會將cumulator.cumulate(ctx.alloc(), cumulation, data)方法返回值賦值給cumulation，看一下方法描述“Cumulate the given {@link ByteBuf}s and return the {@link ByteBuf} that holds the cumulated bytes.”，原來是將msg與cumulation進行一個merge。這就相當于將兩個TCP包的數(shù)據(jù)進行了一個數(shù)據(jù)上的銜接。
第三步：調用callDecode對cumulation進行解碼。

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        if (msg instanceof ByteBuf) {
            CodecOutputList out = CodecOutputList.newInstance();
            try {
                ByteBuf data = (ByteBuf) msg;
                first = cumulation == null;
                if (first) {
                    cumulation = data;
                } else {
                    cumulation = cumulator.cumulate(ctx.alloc(), cumulation, data);
                }
                callDecode(ctx, cumulation, out);
            } catch (DecoderException e) {
                throw e;
            } catch (Throwable t) {
                throw new DecoderException(t);
            } finally {
                if (cumulation != null && !cumulation.isReadable()) {
                    numReads = 0;
                    cumulation.release();
                    cumulation = null;
                } else if (++ numReads >= discardAfterReads) {
                    // We did enough reads already try to discard some bytes so we not risk to see a OOME.
                    // See https://github.com/netty/netty/issues/4275
                    numReads = 0;
                    discardSomeReadBytes();
                }

                int size = out.size();
                decodeWasNull = !out.insertSinceRecycled();
                fireChannelRead(ctx, out, size);
                out.recycle();
            }
        } else {
            ctx.fireChannelRead(msg);
        }
    }

1.3 callDecode方法分析

callDecode的核心流程就是對ByteBuf進行遍歷，遍歷的過程中不斷調用decode方法解析出Object對象，并對解析出的對象執(zhí)行fireChannelRead方法，保證Pipeline的往下傳遞。
代碼注釋中會對過程進行分析。

    protected void callDecode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) {
        try {
            while (in.isReadable()) {
                int outSize = out.size();
                if (outSize > 0) {
                    //說明有解碼好的對象，對這些對象進行Pipeline的往下傳遞
                    fireChannelRead(ctx, out, outSize);
                    out.clear();
                    if (ctx.isRemoved()) {
                        break;
                    }
                    outSize = 0;
                }
                int oldInputLength = in.readableBytes();
                //真正調用實際decode方法進行解碼的地方
                decodeRemovalReentryProtection(ctx, in, out);
                if (ctx.isRemoved()) {
                    break;
                }
                // 說明沒有解碼到新對象，這時候如果ByteBuf沒有移動，說明此次ByteBuf內容不足以解碼，會直接break。
                if (outSize == out.size()) {
                    if (oldInputLength == in.readableBytes()) {
                        break;
                    } else {
                        continue;
                    }
                }
                //解碼到了對象，但是卻沒有移動ByteBuf，說明有問題
                if (oldInputLength == in.readableBytes()) {
                    throw new DecoderException(
                            StringUtil.simpleClassName(getClass()) +
                                    ".decode() did not read anything but decoded a message.");
                }

                if (isSingleDecode()) {
                    break;
                }
            }
        } catch (DecoderException e) {
            throw e;
        } catch (Throwable cause) {
            throw new DecoderException(cause);
        }
    }

1.4 fireChannelRead方法分析

fireChannelRead(ChannelHandlerContext ctx, List<Object> msgs, int numElements)方法的入?yún)⑹且呀?jīng)解碼后產(chǎn)生的List<Object> ，會遍歷這些Object，分別調用ctx.fireChannelRead(final Object msg)進行ChanelPipeline的往下傳遞。

下邊也列出了ctx.fireChannelRead(final Object msg)的代碼實現(xiàn)，findContextInbound()會找到ctx的下一個AbstractChannelHandlerContext，將ChannelPipeline進行往后傳遞。

static void fireChannelRead(ChannelHandlerContext ctx, List<Object> msgs, int numElements) {
        if (msgs instanceof CodecOutputList) {
            fireChannelRead(ctx, (CodecOutputList) msgs, numElements);
        } else {
            for (int i = 0; i < numElements; i++) {
                ctx.fireChannelRead(msgs.get(i));
            }
        }
    }
abstract class AbstractChannelHandlerContext{
    @Override
    public ChannelHandlerContext fireChannelRead(final Object msg) {
        invokeChannelRead(findContextInbound(), msg);
        return this;
    }
}

1.5 decode方法分析

下面是類FixedLengthFrameDecoder的代碼實現(xiàn)。可以看到非常簡單：判斷當前的ByteBuf長度夠不夠一個Frame的長度，如果不夠不處理，否則會解碼出一個Frame并添加至 List<Object> out 中，然后將ByteBuf指針前移frameLength長度。

    @Override
    protected final void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
        Object decoded = decode(ctx, in);
        if (decoded != null) {
            out.add(decoded);
        }
    }
    protected Object decode(
            @SuppressWarnings("UnusedParameters") ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in) throws Exception {
        if (in.readableBytes() < frameLength) {
            return null;
        } else {
            return in.readRetainedSlice(frameLength);
        }
    }

2. 其他實現(xiàn)

上邊的例子中，我們講述了解決TCP粘包拆包的一個例子-分割成固定長度的Frame。在實際應用中，會根據(jù)應用層業(yè)務實體類型進行不同的decode解碼，比如Http應用中需要解碼出HttpRequest，thrift RPC調用中需要解碼出ThriftObject等等。

實際Netty已經(jīng)幫助使用者做了非常多的工作，像常用的HttpRequestDecoder可以幫助我們解碼出Http對象，XmlDecoder可以幫助我們解碼出XML對象，類似的還有json對象解碼、WebSocket對象解碼等等。

如果Netty已經(jīng)提供的Decoder無法滿足你的要求，你也可以實現(xiàn)自己的Decoder。過程非常簡單，只需要繼承ByteToMessageDecoder類并實現(xiàn)抽象方法decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out).