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    網絡協議基本的通訊單位是一個一個的消息包。在用socket傳輸這些包的時,首先要解決的一個問題是如何解決包與包之間的邊界問題。socket 傳輸的是流,一個send中發出的消息,在對方不一定在一個recv中收到,可能要多次recv,或者一個recv收到多個send中放出的包。所以必須 由應用層協議自己來解決包的定界問題。通常有兩種方法,一種是每個包以一個特殊的字符或者字符串來結束,如http協議就是以兩個'\n'作為一個消息的 結束標記;另一種方法就是,所有的消息都有一個固定長度的消息頭,在消息頭中指出這條消息的長度。我們的協議是采用第二種方法,這也是大部分協議采用的方 法。本文提出的框架也是解決這種協議方式的。
    Java的New IO是在J2SE1.4引入的,主要引入了Buffer這樣的概念,發送接受數據都是在Buffer上進行,而對于初學者,Buffer的操作是比較復雜的,容易出錯。所以在這個框架中盡可能的把對于Buffer的操作封裝起來。
    框架主要有MessageHeader, Message, MessageFactory三個接口,兩個類MessageChannel, BufferUtil,以及一個異常類MessageFormatException構成。下面說明這幾個接口和類的功能。

    1. MessageHeader接口
    在這樣一套網絡協議中,總是有一個固定長度的消息頭,不同的協議有不同的消息頭,但是幾乎所有的消息 頭都定義了本消息的長度和本消息的類型。類型用于識別不同的消息包。類型相同的包,格式都是一樣的,可以用同一個Java的class來表達。類型不同的 包,格式可能相同也可能不同,依賴于協議。接口定義如下:
    public interface MessageHeader {
     /**
      * 返回消息類型
      */
     int getMessageType();
     
     /**
      * 返回消息長度
      */
     int getMessageLength();

     /**
      * 從Buffer中提取消息頭
      */
     void buildFromBuffer(ByteBuffer buffer);

     /**
      * 把消息頭放到Buffer中
      */
     void appendToBuffer(ByteBuffer buffer);
     
    }

    2. Message接口
    Message代表一個消息包。每個消息包有一個消息頭。其定義如下:
    public interface Message {
     /**
      * 設置消息頭,在MessageChannel.receive中調用
      */
     void setHeader(MessageHeader header);

     /**
      * 返回消息頭
      */
     MessageHeader getHeader();

     /**
      * 從Buffer中取出消息體
      */
     void buildBodyFromBuffer(ByteBuffer buffer);
     
     /**
      * 把消息體放到Buffer中
      */
     void appendBodyToBuffer(ByteBuffer buffer);
    }

    3. MessageFactory接口
    這個接口封裝了所有真正的用于表達消息的類的創建,在MessageChannel的receive中調用。這里用了抽象工廠模式。其定義如下:
    public interface MessageFactory {
     /**
      * 返回消息頭的字節數
      */
     int getMessageHeaderLength();
     
     /**
      * 創建一個消息頭對象
      */
     MessageHeader createMessageHeader();

     /**
      * 創建一個消息對象
      * @param type 消息類型,從消息頭中取得
      */
     Message createMessage(int type);
    }

    4. MessageChannel類
    主要功能都在這個類中,用于發送和接收消息,并封裝了所有對于Buffer的操作。
    class MessageChannel {
    /**
     * 構造方法,要求指明發送緩沖區和接收緩沖區的大小
     */
    public MessageChannel(int receiveBufferSize,
       int sendBufferSize,
       SocketChannel sc,
       MessageFactory mf);
    /**
     * 接收一條消息,當消息不完整、收到的消息長度太大(超過接收緩沖區大小)或者不能通過MessageFactory創建的消息類型時時拋出MessageFormatException。
     */
    public Message receive() throws IOException, MessageFormatException;

    /**
     * 發送一條消息
     */
    public void send(Message message) throws IOException;

    }

    5. BufferUtil類
    這是一個Utility類,主要功能是從ByteBuffer中取得或者放入一個字符串String,不同的協議有不同的字符串處理方法。
    class BufferUtil {
     /**
      * 從buffer取得一個字符串,length為長度
      */
     static String getString(ByteBuffer buffer, int length);
     
     /**
      * 從buffer取得一個以'\0'結束的字符串,length為最大長度
      */
     static String getCString(ByteBuffer buffer, int length);
     
     /**
      * 從buffer取得一個變長的字符串,長度用兩字節的short類型表示
      */
     static String getVarStringShortLength(ByteBuffer buffer);

     /**
      * 從buffer取得一個變長的字符串,長度用四字節的int類型表示
      */
     static String getVarStringIntLength(ByteBuffer buffer);

     /**
      * 從buffer取得一個變長的字符串,長度用一字節的byte表示
      */
     static String getVarStringByteLength();
     
     /**
      * 在buffer中放入一個字符串,length為長度
      */
     static void putString(ByteBuffer buffer, String str, int length);

     /**
      * 在buffer中放入一個字符串,length為最大長度。如果str沒有達到最大長度,那么用0填充。
      */
     static void putCString(ByteBuffer buffer, String str, int length);
     
     /**
      * 在buffer中放入一個字符串,長度用一個short表示
      */
     static void putVarStringShortLength(ByteBuffer buffer);
     
     /**
      * 在buffer中放入一個字符串,長度用一個int表示
      */
     static void putVarStringIntLength(ByteBuffer buffer);
     
     /**
      * 在buffer中放入一個字符串,長度用一個byte表示
      */
     static void putVarStringByteLength(ByteBuffer buffer);
    }
    目前,這個類沒有考慮編碼方式,可以對這個類進行擴充。

    在這個框架中,Message.receive是最復雜的部分,下面對該過程的流程進行說明:
    (1) 根據MessageFactory.getMessageHeaderLength()返回的消息頭長度,接收消息頭。
    (2) 用MessageFactory.createMessageHeader() 構造消息頭,并調用MessageHeader.buildFromBuffer()取得消息頭數據。
    (3) 根據消息頭中的信息,接收消息體
    (4) 構造消息,并調用Message.buildBodyFromBuffer()取得消息體數據。
    (5) 調用Message.setHeader()。
    (6) 返回構造的消息。
    這其中有一個步驟出錯,將拋出MessageFormatException。

    posted on 2007-01-18 23:53 苦笑枯 閱讀(632) 評論(0)  編輯  收藏 所屬分類: Java
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