Netty源码学习-LengthFieldBasedFrameDecoder

先看看LengthFieldBasedFrameDecoder的官方API 
http://docs.jboss.org/netty/3.1/api/org/jboss/netty/handler/codec/frame/LengthFieldBasedFrameDecoder.html 

API举例说明了LengthFieldBasedFrameDecoder的解析机制,如下: 

实际消息内容是“HELLO, WORLD”,长度是12 bytes(注意逗号后面有一个空格) 

实例1 
lengthFieldLength   = 2表示“Length”的长度,而“Length”的值 
就是“Actual Content”的长度(0x000C, 也就是12): 

lengthFieldOffset   = 0  
lengthFieldLength   = 2  
lengthAdjustment    = 0  
initialBytesToStrip = 0 (= do not strip header)  
  
BEFORE DECODE (14 bytes)         AFTER DECODE (14 bytes)  
+--------+----------------+      +--------+----------------+  
| Length | Actual Content |----->| Length | Actual Content |  
| 0x000C | "HELLO, WORLD" |      | 0x000C | "HELLO, WORLD" |  
+--------+----------------+      +--------+----------------+  



实例2 
initialBytesToStrip = 2 表示在decode时,要去掉多少个字节 
在这个例子,表示要去掉“Length”(2个字节) 
可以看到,AFTER DECODE后,“Length”没有了,只剩下“Actual Content”: 

lengthFieldOffset   = 0  
lengthFieldLength   = 2  
lengthAdjustment    = 0  
initialBytesToStrip = 2 (= the length of the Length field)  
  
BEFORE DECODE (14 bytes)         AFTER DECODE (12 bytes)  
+--------+----------------+      +----------------+  
| Length | Actual Content |----->| Actual Content |  
| 0x000C | "HELLO, WORLD" |      | "HELLO, WORLD" |  
+--------+----------------+      +----------------+  



实例3 
与实例1不同,这里“Length”的值不是“Actual Content”的长度,而是 
整个消息的长度(0x000E,14  = 2  + 12)。用lengthAdjustment=-2来表示 
“Actual Content”的长度要减2: 
wholeLength = valueOf(Length) = 14 
actualContentLength = wholeLength + lengthAdjustment = 14 + (-2)=12 

lengthFieldOffset   =  0  
lengthFieldLength   =  2  
lengthAdjustment    = -2 (= the length of the Length field)  
initialBytesToStrip =  0  
  
BEFORE DECODE (14 bytes)         AFTER DECODE (14 bytes)  
+--------+----------------+      +--------+----------------+  
| Length | Actual Content |----->| Length | Actual Content |  
| 0x000E | "HELLO, WORLD" |      | 0x000E | "HELLO, WORLD" |  
+--------+----------------+      +--------+----------------+  



实例4 
这个例子多了一个“Header 1”(oxCAFE,长度为2 ) 
用 lengthFieldOffset   = 2表示“Length”从第3个字节开始 
“Length”的值仍然是“Actual Content ”的长度,不过“Length”自身的 
长度是3 (值是0x00000C,而不是上面的0x000C) 

lengthFieldOffset   = 2 (= the length of Header 1)  
lengthFieldLength   = 3  
lengthAdjustment    = 0  
initialBytesToStrip = 0  
  
BEFORE DECODE (17 bytes)                      AFTER DECODE (17 bytes)  
+----------+----------+----------------+      +----------+----------+----------------+  
| Header 1 |  Length  | Actual Content |----->| Header 1 |  Length  | Actual Content |  
|  0xCAFE  | 0x00000C | "HELLO, WORLD" |      |  0xCAFE  | 0x00000C | "HELLO, WORLD" |  
+----------+----------+----------------+      +----------+----------+----------------+  



实例5 
与实例4不同的地方是,“Length”和“Header 1”的位置调换了 
wholeLength = valueOf(Length) = 14 
actualContentLength = wholeLength + lengthAdjustment = 14 + 2=16 
因此在decode时,会认为“Header 1”也是“Actual Content”的一部分 

lengthFieldOffset   = 0  
lengthFieldLength   = 3  
lengthAdjustment    = 2 (= the length of Header 1)  
initialBytesToStrip = 0  
  
BEFORE DECODE (17 bytes)                      AFTER DECODE (17 bytes)  
+----------+----------+----------------+      +----------+----------+----------------+  
|  Length  | Header 1 | Actual Content |----->|  Length  | Header 1 | Actual Content |  
| 0x00000C |  0xCAFE  | "HELLO, WORLD" |      | 0x00000C |  0xCAFE  | "HELLO, WORLD" |  
+----------+----------+----------------+      +----------+----------+----------------+  



实例6 
看起来要比之前的例子复杂一些,但其实是上面例子的组合 
lengthFieldOffset = 1表示“Length”从第2个字节开始 
lengthFieldLength   = 2表示“Length”的长度是2 
lengthAdjustment    = 1表示“HDR2”的长度是1: 
wholeLength = valueOf(Length) = 0x000C = 12 
actualContentLength = wholeLength + lengthAdjustment = 12 + 1=13 
decode时,会认为“Length”后面的13个字节都是“Actual Content”, 
因此会认为“HDR2”也是“Actual Content”的一部分 
initialBytesToStrip = 3 表示decode时,去掉3个字节 

lengthFieldOffset   = 1 (= the length of HDR1)  
lengthFieldLength   = 2  
lengthAdjustment    = 1 (= the length of HDR2)  
initialBytesToStrip = 3 (= the length of HDR1 + LEN)  
  
BEFORE DECODE (16 bytes)                       AFTER DECODE (13 bytes)  
+------+--------+------+----------------+      +------+----------------+  
| HDR1 | Length | HDR2 | Actual Content |----->| HDR2 | Actual Content |  
| 0xCA | 0x000C | 0xFE | "HELLO, WORLD" |      | 0xFE | "HELLO, WORLD" |  
+------+--------+------+----------------+      +------+----------------+  


实例7 
与实例6不同的是,lengthAdjustment = -3,是负数 
因此, 
wholeLength = valueOf(Length) = 0x0010 = 16 
actualContentLength = wholeLength + lengthAdjustment = 16 + (-3)=13 
decode时,会认为“Length”后面的13个字节都是“Actual Content”, 
最终效果与实例6一样 

lengthFieldOffset   =  1  
lengthFieldLength   =  2  
lengthAdjustment    = -3 (= the length of HDR1 + LEN, negative)  
initialBytesToStrip =  3  
  
BEFORE DECODE (16 bytes)                       AFTER DECODE (13 bytes)  
+------+--------+------+----------------+      +------+----------------+  
| HDR1 | Length | HDR2 | Actual Content |----->| HDR2 | Actual Content |  
| 0xCA | 0x0010 | 0xFE | "HELLO, WORLD" |      | 0xFE | "HELLO, WORLD" |  
+------+--------+------+----------------+      +------+----------------+  



API看完,我们来看看源码(只保留关键代码): 

public class LengthFieldBasedFrameDecoder extends FrameDecoder {  
  
    private final int maxFrameLength;   //超出此长度的Frame将被丢弃  
    private final int lengthFieldOffset;  
    private final int lengthFieldLength;  
    private final int lengthFieldEndOffset;     //这个值等于lengthFieldOffset + lengthFieldLength  
    private final int lengthAdjustment;  
    private final int initialBytesToStrip;  
      
    protected Object decode(  
            ChannelHandlerContext ctx, Channel channel, ChannelBuffer buffer) throws Exception {  
              
        //数据未完整,先不处理  
        if (buffer.readableBytes() < lengthFieldEndOffset) {  
            return null;  
        }  
          
        /* 
        先读取“Length”的值 
        在LengthFieldBasedFrameDecoder的构造函数中,限定了“Length”的长度: 
        “lengthFieldLength must be either 1, 2, 3, 4, or 8” 
        单位是bytes。这个限定不知从何而来,先不管 
        由于接收到的数据的类型是ChannelBuffer,也就是byte[],那么在读取时, 
        就应该根据长度来分割数据 
        例如,lengthFieldLength=3,说明读取前3个字节就得到“Length”的值 
        读取时,用到了位操作,ByteOrder是BIG_ENDIAN,因此高位在前,要左移位: 
        public int getUnsignedMedium(int index) { 
            return  (array[index]     & 0xff) << 16 | 
                    (array[index + 1] & 0xff) <<  8 | 
                    (array[index + 2] & 0xff) <<  0; 
        } 
        注意到,这个方法不会改变readerIndex 
        下面代码的frameLength,其实就是上面API分析时提到的valueOf(Length) 
        */  
        int actualLengthFieldOffset = buffer.readerIndex() + lengthFieldOffset;  
        long frameLength;  
        switch (lengthFieldLength) {  
        case 1:  
            frameLength = buffer.getUnsignedByte(actualLengthFieldOffset);  
            break;  
        case 2:  
            frameLength = buffer.getUnsignedShort(actualLengthFieldOffset);  
            break;  
        case 3:  
            frameLength = buffer.getUnsignedMedium(actualLengthFieldOffset);  
            break;  
        case 4:  
            frameLength = buffer.getUnsignedInt(actualLengthFieldOffset);  
            break;  
        case 8:  
            frameLength = buffer.getLong(actualLengthFieldOffset);  
            break;  
        default:  
            throw new Error("should not reach here");  
        }  
  
        //如分析API时所说,要加上lengthAdjustment  
        //那为什么 还要加上lengthFieldEndOffset?  
        //加上之后,frameLength就代表整个frame的长度了,包括前缀和“Actual Content”  
        frameLength += lengthAdjustment + lengthFieldEndOffset;  
  
        int frameLengthInt = (int) frameLength;  
          
        //数据未完整,先不处理  
        if (buffer.readableBytes() < frameLengthInt) {  
            return null;  
        }  
  
        //readerIndex往后移,跳过指定的字节,不读取  
        buffer.skipBytes(initialBytesToStrip);  
  
        // extract frame ,读取消息的内容  
        int readerIndex = buffer.readerIndex();  
        int actualFrameLength = frameLengthInt - initialBytesToStrip;  
        ChannelBuffer frame = extractFrame(buffer, readerIndex, actualFrameLength);  
          
        //extractFrame方法不改变buffer的readerIndex,因此要手动设置  
        buffer.readerIndex(readerIndex + actualFrameLength);  
        return frame;  
    }  
      
    //这个方法创建了新的ChannelBuffer,不影响原buffer  
    protected ChannelBuffer extractFrame(ChannelBuffer buffer, int index, int length) {  
        ChannelBuffer frame = buffer.factory().getBuffer(length);  
        frame.writeBytes(buffer, index, length);  
        return frame;  
    }  
}