smart-socket: 基于NIO实现的一个高性能通信框架

输入图片说明 ##框架结构

传输层
smart-quickly:NIO的具体实现，并提供协议解析接口
协议层
smart-protocol-p2p:以二进制流进行点对点通信的协议，
应用层
smart-p2p-server:基于smart-protocol-p2p开发的服务端应用
smart-p2p-client:基于smart-protocol-p2p开发的客户端应用

##未来规划

消息体支持加密通信
提升传输层的安全级别，支持防御类似DDOS之类的网络攻击
待补充...

##快速启动服务端: P2PServer.java 客户端: P2PClient.java

##Smart-Socket简介采用NIO实现的通信框架，目前在此基础上提供了P2P协议的交互支持。

特点：

长连接：由于Socket连接的建立和关闭很耗性能，Smart-Socket的定位为采用了长连接通信;
自修复：采用长连接方式的一个弊端为可能出现网络断连，因此对于客户端，提供了链路断连自动修复支持;
服务端支持集群：各服务端节点都可提供业务服务的同时,充当路由网关进行消息分发。也可通过实现接口ClusterTriggerStrategy自定义消息分发策略；
自定义负载均衡：服务端开启集群功能后，Smart-Socket目前默认提供了轮循算法RoundRobinLoad用于实现负载均衡，也可通过继承AbstractLoadBalancing自定义负载均衡算法;
自定义消息过滤器：通过实现接口SmartFilter，可以对通信的消息进行自定义监控或预处理；

##P2P协议简介 P2P协议采用TCP协议承载，二进制编码格式，其消息结构分为P2P协议头部和业务消息体两部分。

P2P消息头定义为定长字段，字段定义固定总长度为（32个字节）。包括：
- MAGIC_NUMBER：幻数(4字节)
- Length：消息总长度(4个字节)
- MessageType：消息类型(4个字节)
- SequenceID：由发送方填写，请求和响应消息必须保持一致(4个字节)
- 预留16字节
P2P消息体定义：
用于存储特定业务数据的区域，支持的数据类型包括boolean、short、int、String、Object(序列化对象,不建议频繁使用)

为什么定义P2P协议？出于两方面考虑：1、效率，P2P专注于业务数据，协议本身除了头部的32字节，没有其余特殊的格式要求。单一的结构使数据更加紧凑而灵活，所有的业务数据都存储于协议的消息体部分，可以保障只传递有价值的数据。从而大幅降低数据传递所需的流量消耗，并且有效的提升的数据的可识别度。2、安全，这是一个一直以来被关注的焦点。采用P2P协议，甚至可以在不依赖于SSL通信的前提下确保数据的安全性。无论何种安全方案都无法有效做到数据的防篡改，因此都为了防窃听而在增加安全级别。而P2P协议的编解码规则完全交由业务消息的提供者控制，第三方很难对其进行破解。

##开发教程 ###定义P2P消息基于P2P协议进行消息通信，定义的消息体需要继承BaseMessage,例如public class HelloWorldReq extends BaseMessage。

继承该抽象类需要实现三个方法:

encodeBody：编码
decodeBody：解码
getMessageType：定义消息类型

####定义业务字段消息通信是业务数据的传递，因此需要将包含业务意义的字段定义于消息类中。以HelloWorldReq为例，该消息需要发送姓名(String name)、年龄(int age)、性别(boolean male)给服务端：

private String name;
private int age;
private boolean male;

public String getName() {
	return name;
}

public void setName(String name) {
	this.name = name;
}

public int getAge() {
	return age;
}

public void setAge(int age) {
	this.age = age;
}

public boolean isMale() {
	return male;
}

public void setMale(boolean male) {
	this.male = male;
}

####encodeBody 为了能够把本地的数据传递至网络的对端，需要对数据进行编码，转换成P2P协议的消息格式。继承BaseMessage之后便可直接使用父类提供的编码方法，根据不同的数据类型选择不同的编码方法。

protected void encodeBody() throws ProtocolException {
	writeString(name);
	writeInt(age);
	writeBoolean(male);
}

####decodeBody 解码是对P2P数据报文的反向解析，还原其业务含义。解码字段的顺序需要与编码保持一致，否则将破坏原真是数据，甚至导致异常的发生。

protected void decodeBody() throws DecodeException {
	name = readString();
	age = readInt();
	male = readBoolen();
}

####getMessageType 消息分为请求消息与响应消息两种：MessageType.REQUEST_MESSAGE = 0x10000000，MessageType.RESPONSE_MESSAGE = 0x11000000

定义消息类型时可从0x01~0x111111中任选一个数值与MessageType进行位运算得到消息类型值。例如HelloWorldReq:

public int getMessageType() {
	return MessageType.REQUEST_MESSAGE|0x01;
}

假如HelloWorldResp为与其对应的响应消息，则HelloWorldResp的getMessageType必须如下:

public int getMessageType() {
	return MessageType.RESPONSE_MESSAGE|0x01;
}

####完整代码请求消息:

public class HelloWorldReq extends BaseMessage {

	private String name;
	private int age;
	private boolean male;

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}

	public boolean isMale() {
		return male;
	}

	public void setMale(boolean male) {
		this.male = male;
	}

	@Override
	protected void encodeBody() throws ProtocolException {
		writeString(name);
		writeInt(age);
		writeBoolean(male);
	}

	@Override
	protected void decodeBody() throws DecodeException {
		name = readString();
		age = readInt();
		male = readBoolen();
	}

	@Override
	public int getMessageType() {
		return MessageType.REQUEST_MESSAGE|0x01;
	}
}

响应消息:

public class HelloWorldResp extends BaseMessage {

	public HelloWorldResp() {
		super();
	}

	public HelloWorldResp(HeadMessage head) {
		super(head);
	}

	private String say;

	@Override
	protected void encodeBody() throws ProtocolException {
		writeString(say);
	}

	@Override
	protected void decodeBody() throws DecodeException {
		say = readString();
	}

	@Override
	public int getMessageType() {
		return MessageType.RESPONSE_MESSAGE | 0x01;
	}
}

注意:1、所有继承BaseMessage的对象必须保留不带参数的默认构造方法；2、各消息的getMessageType值必须保证唯一，P2P实现中已经默认占用了一些数值，使用时应注意避免冲突

###消息处理器对于服务器来说，接受到请求消息后需要进行处理，并给予客户端相应的响应信息。处理器的实现需要继承类AbstractServiceMessageProcessor,以下的代码为接受客户端的HelloWorldReq并响应HelloWorldResp消息。构造响应消息时，必须将请求消息中的消息头赋值到响应消息对象中，否则客户端无法识别请求/响应消息的关系。

public class HelloWorldProcessor extends AbstractServiceMessageProcessor {

	@Override
	public void processor(Session session, DataEntry message) throws Exception {
		HelloWorldReq request = (HelloWorldReq) message;
		HelloWorldResp resp = new HelloWorldResp(request.getHead());
		resp.setSay(request.getName() + " say: Hello World,I'm "
				+ request.getAge() + " years old. I'm a "
				+ (request.isMale() ? "boy" : "girl"));
		session.sendWithoutResponse(resp);
	}
}

###服务端开发服务器的开发主要包括两部分:

注册服务器接受的消息类型，以及各消息对应的处理器
设置服务器的相关配置

以下为简化的服务器实现：

public class HelloWorldServer {
	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
		// 注册消息以及对应的处理器
		Properties properties = new Properties();
		properties.put(HelloWorldReq.class.getName(),
				HelloWorldProcessor.class.getName());
		BaseMessageFactory.getInstance().loadFromProperties(properties);

		// 启动服务
		QuicklyConfig config = new QuicklyConfig(true);
		P2PProtocolFactory factory = new P2PProtocolFactory();
		config.setProtocolFactory(factory);
		ProtocolDataProcessor processor = new P2PServerMessageProcessor();
		config.setProcessor(processor);
		NioQuickServer server = new NioQuickServer(config);
		try {
			server.start();
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

运行之后,控制台打印：

[2015-08-24 15:54:17.754] [SEVERE] [Thread-10] [ServiceProcessorManager(regist:48)]load Service Processor Class[com.test.message.HelloWorldProcessor] for com.test.message.HelloWorldReq
[2015-08-24 15:54:17.851] [SEVERE] [Thread-10] [BaseMessageFactory(regiestMessage:49)]load Message Class[com.test.message.HelloWorldReq]
[2015-08-24 15:54:17.866] [SEVERE] [Thread-10] [ServiceProcessorManager(regist:48)]load Service Processor Class[net.vinote.smart.socket.protocol.p2p.processor.InvalidMessageProcessor] for net.vinote.smart.socket.protocol.p2p.InvalidMessageReq
[2015-08-24 15:54:17.866] [SEVERE] [Thread-10] [BaseMessageFactory(regiestMessage:49)]load Message Class[net.vinote.smart.socket.protocol.p2p.InvalidMessageReq]
[2015-08-24 15:54:17.867] [SEVERE] [Thread-10] [AbstractChannelService(<init>:49)]Registe MessageServer Processor[net.vinote.smart.socket.protocol.p2p.server.P2PServerMessageProcessor] success
[2015-08-24 15:54:18.09] [SEVERE] [Thread-11] [NioQuickServer(notifyWhenUpdateStatus:175)]Running with 8888 port

###客户端开发

public class HelloWorldClient {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Properties properties = new Properties();
		properties.put(HelloWorldResp.class.getName(), "");
		BaseMessageFactory.getInstance().loadFromProperties(properties);

		QuicklyConfig config = new QuicklyConfig(false);
		P2PProtocolFactory factory = new P2PProtocolFactory();
		config.setProtocolFactory(factory);
		P2PClientMessageProcessor processor = new P2PClientMessageProcessor();
		config.setProcessor(processor);
		config.setHost("127.0.0.1");
		config.setTimeout(1000);
		NioQuickClient client = new NioQuickClient(config);
		client.start();

		int num = 10;
		while (num-- > 0) {
			HelloWorldReq req = new HelloWorldReq();
			req.setName("seer" + num);
			req.setAge(num);
			req.setMale(num % 2 == 0);
			DataEntry data = processor.getSession().sendWithResponse(req);
			RunLogger.getLogger().log(Level.FINE,
					StringUtils.toHexString(data.getData()));
		}
		client.shutdown();
	}
}

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Update Date: 2015-08-28

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