摘要：當(dāng)用戶注銷或退出時(shí)，釋放連接，清空對(duì)象中的登錄狀態(tài)。聊天管理模塊系統(tǒng)的核心模塊，這部分主要使用框架實(shí)現(xiàn)，功能包括信息文件的單條和多條發(fā)送，也支持表情發(fā)送。描述讀取完連接的消息后，對(duì)消息進(jìn)行處理。

最近一段時(shí)間在學(xué)習(xí)Netty網(wǎng)絡(luò)框架，又趁著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的課程設(shè)計(jì)，決定以Netty為核心，以WebSocket為應(yīng)用層通信協(xié)議做一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)聊天系統(tǒng)，整體而言就像微信網(wǎng)頁版一樣，但考慮到這個(gè)聊天系統(tǒng)的功能非常多，因此只打算實(shí)現(xiàn)核心的聊天功能，包括單發(fā)、群發(fā)、文件發(fā)送，然后把項(xiàng)目與Spring整合做成開源、可拓展的方式，給大家參考、討論、使用，歡迎大家的指點(diǎn)。

關(guān)于Netty

Netty 是一個(gè)利用 Java 的高級(jí)網(wǎng)絡(luò)的能力，隱藏其背后的復(fù)雜性而提供一個(gè)易于使用的 API 的客戶端/服務(wù)器框架。

這里借用《Essential Netty In Action》的一句話來簡(jiǎn)單介紹Netty，詳細(xì)的可參考閱讀該書的電子版

Essential Netty in Action 《Netty 實(shí)戰(zhàn)(精髓)》

關(guān)于WebSocket通信協(xié)議
簡(jiǎn)單說一下WebSocket通信協(xié)議，WebSocket是為了解決HTTP協(xié)議中通信只能由客戶端發(fā)起這個(gè)弊端而出現(xiàn)的，WebSocket基于HTTP5協(xié)議，借用HTTP進(jìn)行握手、升級(jí)，能夠做到輕量的、高效的、雙向的在客戶端和服務(wù)端之間傳輸文本數(shù)據(jù)。詳細(xì)可參考以下文章：

WebSocket 是什么原理？為什么可以實(shí)現(xiàn)持久連接？

WebSocket 教程 - 阮一峰的網(wǎng)絡(luò)日志

操作平臺(tái)：Windows 7, 64bit 8G

IDE：MyEclipse 2016

JDK版本：1.8.0_121

瀏覽器：谷歌瀏覽器、360瀏覽器（極速模式）（涉及網(wǎng)頁前端設(shè)計(jì)，后端開發(fā)表示很苦悶）

涉及技術(shù)：

Netty 4

WebSocket + HTTP

Spring MVC + Spring

JQuery

Bootstrap 3 + Bootstrap-fileinput

Maven 3.5

Tomcat 8.0

整個(gè)通信系統(tǒng)以Tomcat作為核心服務(wù)器運(yùn)行，其下另開一個(gè)線程運(yùn)行Netty WebSocket服務(wù)器，Tomcat服務(wù)器主要處理客戶登錄、個(gè)人信息管理等的HTTP類型請(qǐng)求（通常的業(yè)務(wù)類型），端口為8080，Netty WebSockt服務(wù)器主要處理用戶消息通信的WebSocket類型請(qǐng)求，端口為3333。用戶通過瀏覽器登錄后，瀏覽器會(huì)維持一個(gè)Session對(duì)象（有效時(shí)間30分鐘）來保持登錄狀態(tài)，Tomcat服務(wù)器會(huì)返回用戶的個(gè)人信息，同時(shí)記錄在線用戶，根據(jù)用戶id建立一條WebSocket連接并保存在后端以便進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。當(dāng)一個(gè)用戶向另一用戶發(fā)起通信，服務(wù)器會(huì)根據(jù)消息內(nèi)容中的對(duì)話方用戶id，找到保存的WebSocket連接，通過該連接發(fā)送消息，對(duì)方就能夠收到即時(shí)收到消息。當(dāng)用戶注銷或退出時(shí)，釋放WebSocket連接，清空Session對(duì)象中的登錄狀態(tài)。

事實(shí)上Netty也可以用作一個(gè)HTTP服務(wù)器，而這里使用Spring MVC處理HTTP請(qǐng)求是出于熟悉的緣故，也比較接近傳統(tǒng)開發(fā)的方式。

系統(tǒng)采用B/S（Browser/Server），即瀏覽器/服務(wù)器的結(jié)構(gòu)，主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端（Server）實(shí)現(xiàn)。借鑒MVC模式的思想，從上至下具體又分為視圖層（View）、控制層（Controller）、業(yè)務(wù)層（Service）、模型層（Model）、數(shù)據(jù)訪問層（Data Access）

項(xiàng)目后端結(jié)構(gòu)：

項(xiàng)目前端結(jié)構(gòu)：

系統(tǒng)只包括兩個(gè)模塊：登錄模塊和聊天管理模塊。

登錄模塊：既然作為一個(gè)系統(tǒng)，那么登錄的角色認(rèn)證是必不可少的，這里使用簡(jiǎn)單、傳統(tǒng)的Session方式維持登錄狀態(tài)，當(dāng)然也有對(duì)應(yīng)的注銷功能，但這里的注銷除了清空Session對(duì)象，還要釋放WebSocket連接，否則造成內(nèi)存泄露。

聊天管理模塊：系統(tǒng)的核心模塊，這部分主要使用Netty框架實(shí)現(xiàn)，功能包括信息、文件的單條和多條發(fā)送，也支持表情發(fā)送。

其他模塊：如好友管理模塊、聊天記錄管理、注冊(cè)模塊等，我并沒有實(shí)現(xiàn)，有興趣的話可以自行實(shí)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的開發(fā)方式類似。

到這里，可能會(huì)有人出現(xiàn)疑問了，首先是前面的涉及技術(shù)中沒有ORM框架（Mybatis或Hibernate），這里又沒有實(shí)現(xiàn)好友管理的功能，那用戶如何確定自己的好友并發(fā)送信息呢？
其實(shí)，這里我在dao層的實(shí)現(xiàn)里并沒有連接數(shù)據(jù)庫(kù)，而是用硬編碼的方式固定好系統(tǒng)的用戶以及用戶的好友表、群組表，之所以這么做是因?yàn)楫?dāng)初考慮到這個(gè)課程設(shè)計(jì)要是連接數(shù)據(jù)庫(kù)就太麻煩了光是已有的模塊（包括前后端）就差不多3k行代碼了，時(shí)間上十分劃不來，于是就用了硬編碼的方式偷懶，后面會(huì)再說明系統(tǒng)用戶的情況。

由于本系統(tǒng)涉及多個(gè)用戶狀態(tài)，有必要進(jìn)行說明，下面給出本系統(tǒng)的用戶狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。

系統(tǒng)聊天界面如下：

不得不說的是，當(dāng)關(guān)閉Tomcat服務(wù)器時(shí)，也要釋放Netty相關(guān)資源，否則會(huì)造成內(nèi)存泄漏，關(guān)閉方法如下面的close()，如果只是使用shutdownGracefully()方法的話，關(guān)閉時(shí)會(huì)報(bào)內(nèi)存泄露Memory Leak異常（但I(xiàn)DE可能來不及輸出到控制臺(tái)）

/**
 * 描述: Netty WebSocket服務(wù)器
 *      使用獨(dú)立的線程啟動(dòng)
 * @author Kanarien
 * @version 1.0
 * @date 2018年5月18日 上午11:22:51
 */
public class WebSocketServer implements Runnable{

    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(WebSocketServer.class);

    @Autowired
    private EventLoopGroup bossGroup;
    @Autowired
    private EventLoopGroup workerGroup;
    @Autowired
    private ServerBootstrap serverBootstrap;

    private int port;
    private ChannelHandler childChannelHandler;
    private ChannelFuture serverChannelFuture;

  // 構(gòu)造方法少了會(huì)報(bào)錯(cuò)
    public WebSocketServer() {}

    @Override
    public void run() {
        build();
    }

    /**
     * 描述：?jiǎn)?dòng)Netty Websocket服務(wù)器
     */
    public void build() {
        try {
      long begin = System.currentTimeMillis();
    serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup) //boss輔助客戶端的tcp連接請(qǐng)求  worker負(fù)責(zé)與客戶端之前的讀寫操作
             .channel(NioServerSocketChannel.class) //配置客戶端的channel類型
             .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024) //配置TCP參數(shù)，握手字符串長(zhǎng)度設(shè)置
             .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true) //TCP_NODELAY算法，盡可能發(fā)送大塊數(shù)據(jù)，減少充斥的小塊數(shù)據(jù)
             .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)//開啟心跳包活機(jī)制，就是客戶端、服務(wù)端建立連接處于ESTABLISHED狀態(tài)，超過2小時(shí)沒有交流，機(jī)制會(huì)被啟動(dòng)
             .childOption(ChannelOption.RCVBUF_ALLOCATOR, new FixedRecvByteBufAllocator(592048))//配置固定長(zhǎng)度接收緩存區(qū)分配器
             .childHandler(childChannelHandler); //綁定I/O事件的處理類,WebSocketChildChannelHandler中定義
    long end = System.currentTimeMillis();
            logger.info("Netty Websocket服務(wù)器啟動(dòng)完成，耗時(shí) " + (end - begin) + " ms，已綁定端口 " + port + " 阻塞式等候客戶端連接");

            serverChannelFuture = serverBootstrap.bind(port).sync();
        } catch (Exception e) {
            logger.info(e.getMessage());
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
            e.printStackTrace();
        }

    }

  /**
     * 描述：關(guān)閉Netty Websocket服務(wù)器，主要是釋放連接
     *     連接包括：服務(wù)器連接serverChannel，
     *     客戶端TCP處理連接bossGroup，
     *     客戶端I/O操作連接workerGroup
     *
     *     若只使用
     *         bossGroupFuture = bossGroup.shutdownGracefully();
     *         workerGroupFuture = workerGroup.shutdownGracefully();
     *     會(huì)造成內(nèi)存泄漏。
     */
    public void close(){
        serverChannelFuture.channel().close();
        Future bossGroupFuture = bossGroup.shutdownGracefully();
        Future workerGroupFuture = workerGroup.shutdownGracefully();

        try {
            bossGroupFuture.await();
            workerGroupFuture.await();
        } catch (InterruptedException ignore) {
            ignore.printStackTrace();
        }
    }

    public ChannelHandler getChildChannelHandler() {
        return childChannelHandler;
    }

    public void setChildChannelHandler(ChannelHandler childChannelHandler) {
        this.childChannelHandler = childChannelHandler;
    }

    public int getPort() {
        return port;
    }

    public void setPort(int port) {
        this.port = port;
    }

}

獨(dú)立出處理器鏈類，方便修改與注入，免得混在一起顯得混亂。

@Component
public class WebSocketChildChannelHandler extends ChannelInitializer{

    @Resource(name = "webSocketServerHandler")
    private ChannelHandler webSocketServerHandler;

    @Resource(name = "httpRequestHandler")
    private ChannelHandler httpRequestHandler;

    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
        ch.pipeline().addLast("http-codec", new HttpServerCodec()); // HTTP編碼解碼器
        ch.pipeline().addLast("aggregator", new HttpObjectAggregator(65536)); // 把HTTP頭、HTTP體拼成完整的HTTP請(qǐng)求
        ch.pipeline().addLast("http-chunked", new ChunkedWriteHandler()); // 分塊，方便大文件傳輸，不過實(shí)質(zhì)上都是短的文本數(shù)據(jù)
        ch.pipeline().addLast("http-handler", httpRequestHandler);
        ch.pipeline().addLast("websocket-handler",webSocketServerHandler);
    }

}

值得一提的是，當(dāng)在處理鏈中使用Spring注入處理器的bean的時(shí)候，如果處理器類不使用@Sharable標(biāo)簽的話，會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。如果不使用Spring注入bean的方式，那么應(yīng)該new一個(gè)新的處理器對(duì)象，如ch.pipeline().addLast("http-handler", new HttpRequestHandler())。另外，判斷HTTP請(qǐng)求還是WebSocket請(qǐng)求的方式稍微不太優(yōu)雅，但我按照《Essential Netty in Action》中的方法去試，結(jié)果有問題的，只好用下面的if語句判斷。

@Component
@Sharable
public class HttpRequestHandler extends SimpleChannelInboundHandler