小编的话

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前言

序列化：将java对象转化为可传输的字节数组

反序列化：将字节数组还原为java对象

为啥子要序列化？

序列化最终的目的是为了对象可以跨平台存储，和进行网络传输。而我们进行跨平台存储和网络传输的方式就是IO，而我们的IO支持的数据格式就是字节数组

什么情况下需要序列化？

凡是需要进行跨平台存储和网络传输的数据，都需要进行序列化

本质上存储和网络传输 都需要经过 把一个对象状态保存成一种跨平台识别的字节格式，然后其他的平台才可以通过字节信息解析还原对象信息

序列化的方式

序列化只是一种拆装组装对象的规则，这种规则多种多样，常见的序列化方式有：

JDK（不支持跨语言）、JSON、XML、Hessian、Kryo（不支持跨语言）、Thrift、Protostuff、FST（不支持跨语言）

举个栗子

自定义协议中，需要序列化和反序列化，案例中枚举类Algorithm的内部类重写了自定义接口Serializer中的序列化和反序列化方法，本案例中枚举类Algorithm采用了jdk和json两种序列化方式，通过配置类Config类，可以灵活在application.properties中选择序列化的方式

导入依赖

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.google.code.gson/gson -->
<dependency>
    <groupId>com.google.code.gson</groupId>
    <artifactId>gson</artifactId>
    <version>2.8.5</version>
</dependency>

自定义Message类

package com.lian.chatroom.message;

import lombok.Data;
import java.io.Serializable;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@Data
public abstract class Message implements Serializable {

    private int sequenceId;

    private int messageType;

    /**
     * 根据消息类型 的 数字编号，获得对应的消息 class
     * @param messageType 消息类型字节
     * @return 消息 class
     */
    public static Class<? extends Message> getMessageClass(int messageType) {
        return messageClasses.get(messageType);
    }

    //定义抽象方法，获取返回消息类型
    public abstract int getMessageType();
    //自定义静态常量，每种数据类型以数字代表
    public static final int LoginRequestMessage = 0;
    public static final int LoginResponseMessage = 1;
    public static final int ChatRequestMessage = 2;
    public static final int ChatResponseMessage = 3;
    public static final int GroupCreateRequestMessage = 4;
    public static final int GroupCreateResponseMessage = 5;
    public static final int GroupJoinRequestMessage = 6;
    public static final int GroupJoinResponseMessage = 7;
    public static final int GroupQuitRequestMessage = 8;
    public static final int GroupQuitResponseMessage = 9;
    public static final int GroupChatRequestMessage = 10;
    public static final int GroupChatResponseMessage = 11;
    public static final int GroupMembersRequestMessage = 12;
    public static final int GroupMembersResponseMessage = 13;
    public static final int PingMessage = 14;
    public static final int PongMessage = 15;

    /**
     * 请求类型 byte 值
     */
    public static final int RPC_MESSAGE_TYPE_REQUEST = 101;
    /**
     * 响应类型 byte 值
     */
    public static final int  RPC_MESSAGE_TYPE_RESPONSE = 102;

    //map存储（消息类型数字编号，消息类型）
    private static final Map<Integer, Class<? extends Message>> messageClasses = new HashMap<>();
    //static代码块随着类的加载而执行，而且只执行一次
    static {
        messageClasses.put(LoginRequestMessage, LoginRequestMessage.class);
        messageClasses.put(LoginResponseMessage, LoginResponseMessage.class);
        messageClasses.put(ChatRequestMessage, ChatRequestMessage.class);
        messageClasses.put(ChatResponseMessage, ChatResponseMessage.class);
        messageClasses.put(GroupCreateRequestMessage, GroupCreateRequestMessage.class);
        messageClasses.put(GroupCreateResponseMessage, GroupCreateResponseMessage.class);
        messageClasses.put(GroupJoinRequestMessage, GroupJoinRequestMessage.class);
        messageClasses.put(GroupJoinResponseMessage, GroupJoinResponseMessage.class);
        messageClasses.put(GroupQuitRequestMessage, GroupQuitRequestMessage.class);
        messageClasses.put(GroupQuitResponseMessage, GroupQuitResponseMessage.class);
        messageClasses.put(GroupChatRequestMessage, GroupChatRequestMessage.class);
        messageClasses.put(GroupChatResponseMessage, GroupChatResponseMessage.class);
        messageClasses.put(GroupMembersRequestMessage, GroupMembersRequestMessage.class);
        messageClasses.put(GroupMembersResponseMessage, GroupMembersResponseMessage.class);
        messageClasses.put(RPC_MESSAGE_TYPE_REQUEST, RpcRequestMessage.class);
        messageClasses.put(RPC_MESSAGE_TYPE_RESPONSE, RpcResponseMessage.class);
    }
}

自定义序列化接口

自定义枚举类Algorithm，而枚举类Algorithm也有两个内部类对象 java和json，分别重写了接口的序列化和反序列化方法

package com.lian.chatroom.protocol;

import com.google.gson.Gson;

import java.io.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

/**
 * 为了支持更多的序列化方法
 */
public interface Serializer {

    /**
     * 反序列化
     * 将byte[]或json 转换为 java对象
     * @param bytes 字节数组
     * @param clazz 要转换成的java对象类型
     * @param <T> 泛型
     * @return
     */
    <T> T deSerializer(byte[] bytes, Class<T> clazz);


    /**
     * 序列化
     * 将java对象 转换为 byte[]或json类型
     */
    <T> byte[] serializer(T object);


    /**
     * 创建内部枚举类 Algorithm，实现序列化
     */
    enum Algorithm implements Serializer{

        //java代表是自带jdk的序列化与反序列化
        java{

            @Override
            public <T> T deSerializer(byte[] bytes, Class<T> clazz) {

                try {
                    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(bytes));
                    //对象输出流读取java对象
                    return (T) ois.readObject();
                } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
                    e.printStackTrace();
                    throw new RuntimeException("反序列化失败", e);
                }
            }

            @Override
            public <T> byte[] serializer(T object) {
                try {
                    ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
                    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
                    //将java对象写入到对象输出流中
                    oos.writeObject(object);
                    byte[] bytes = bos.toByteArray(); //返回字节数组
                    return bytes;
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException("序列化失败", e);
                }
            }
        },

        json{

            @Override
            public <T> T deSerializer(byte[] bytes, Class<T> clazz) {
                //将字节数组转换为字符串
                String json = new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8);
                return new Gson().fromJson(json,clazz);
            }

            @Override
            public <T> byte[] serializer(T object) {
                Gson gson = new Gson();
                //将java对象转化为json字符串
                String json = gson.toJson(object);
                //将json字符串转换为字节数组
                return json.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
            }
        }
    }
}

自定义协议类

自定义的协议里需要编解码，序列化的方式，此处选择了jdk和json

package com.lian.chatroom.protocol;

import com.lian.chatroom.config.Config;
import com.lian.chatroom.message.Message;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandler;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.handler.codec.MessageToMessageCodec;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.util.List;

/**
 * 必须和 LengthFieldBasedFrameDecoder 一起使用，确保接到的 ByteBuf 消息是完整的
 * 消息编解码
 * 出栈：ByteBuf格式数据 转换为 字符串等其他格式 解码
 * 入栈：字符串等其他格式 转换为  ByteBuf格式数据 编码
 */
@Slf4j
@ChannelHandler.Sharable
public class MessageCodecSharable extends MessageToMessageCodec<ByteBuf, Message> {

    @Override
    protected void encode(ChannelHandlerContext ctx, Message msg, List<Object> outList) throws Exception {
        //用通道分配一个缓存区
        ByteBuf out = ctx.alloc().buffer();
        //1. 4 字节的魔数，就是服务端和客户端约定好的暗号，例如：天王盖地虎 宝塔镇魔妖
        out.writeBytes(new byte[]{1, 2, 3, 4});
        // 2. 1 字节的版本,
        out.writeByte(1);
        // 3. 1 字节的序列化方式 jdk 0 , json 1
        //out.writeByte(0); //写死的方式
        //3.1 采用配置类灵活选择序列化方式，返回此枚举常量的序号，如果序列化方式是jdk就会填写0，如果是json就会填写1
        out.writeByte(Config.getSerializerAlgorithm().ordinal());
        // 4. 1 字节的指令类型
        out.writeByte(msg.getMessageType());
        // 5. 4 个字节
        out.writeInt(msg.getSequenceId());
        // 无意义，对齐填充
        out.writeByte(0xff);
        // 6. 获取内容的字节数组
//        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
//        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
//        oos.writeObject(msg);
//        byte[] bytes = bos.toByteArray();

        //6.1、采用jdk方式序列化，将java对象转为字节数组
        //byte[] bytes = Serializer.Algorithm.java.serializer(msg);

        //6.2、采用json方式序列化
        //byte[] bytes = Serializer.Algorithm.json.serializer(msg);

        //6.3、采用配置类形式，来灵活选择使用哪种 序列化方式
        byte[] bytes = Config.getSerializerAlgorithm().serializer(msg);

        // 7. 长度
        out.writeInt(bytes.length);
        // 8. 将字节数组写入到缓存区
        out.writeBytes(bytes);
        outList.add(out);

    }

    @Override
    protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
        int magicNum = in.readInt();
        byte version = in.readByte();
        //从缓存区中读取到编码时用的哪种序列化算法类型，是jdk or json
        //返回 0 or 1, 0代表jdk序列化方式，1代表json序列化方式
        byte serializerAlgorithm = in.readByte();
        //消息类型，0,1,2，。。。
        byte messageType = in.readByte();
        int sequenceId = in.readInt();
        //从缓存区读取字节数组数据
        in.readByte();
        //获取缓存区内字节数组的大小
        int length = in.readInt();
        //生成和缓冲区数据大小相同的byte数组，将缓存区内数据 封装到 byte数组
        byte[] bytes = new byte[length];
        in.readBytes(bytes, 0, length);
//        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(bytes));
//        Message message = (Message) ois.readObject();

        //采用jdk方式反序列化，将byte数组转为Message对象
        //Message message = Serializer.Algorithm.java.deSerializer(bytes, Message.class);

        //采用json方式反序列化
        //Message message = Serializer.Algorithm.json.deSerializer(bytes, Message.class);

        //采用配置类灵活选择使用哪种序列化方式进行解码
        //values返回全部序列化方式，下标为0就是jdk方式，下标为1就是json方式，必须和序列化的编解码方式相同
        //Serializer.Algorithm.values()[serializerAlgorithm] 找到反序列化方式算法，是jdk还是json
        //Message.getMessageClass(messageType) 确定具体消息类型
        Message message = Serializer.Algorithm.values()[serializerAlgorithm].deSerializer(bytes, Message.getMessageClass(messageType));

        log.debug("{}, {}, {}, {}, {}, {}", magicNum, version, serializerAlgorithm, messageType, sequenceId, length);
        log.debug("{}", message);
        out.add(message);
    }
}

配置类Config

根据搭配application.properties，可灵活选择序列化的方式

package com.lian.chatroom.config;

import com.lian.chatroom.protocol.Serializer;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.Properties;

/**
 * 此类作用
 * 序列化方式有很多种，配置类可以灵活设置 选用哪种序列化方式，替代直接在 MessageCodecSharable协议类里修改
 */
public abstract class Config {

    static Properties properties;
    static {

        try {
            //加载本类下的资源文件
            InputStream inputStream = Config.class.getResourceAsStream("/application.properties");
            properties = new Properties();
            properties.load(inputStream);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    public static int getSetverPort(){
        String value = properties.getProperty("server.port");
        if (value == null){
            return 8080;
        }else {
            return Integer.parseInt(value);
//            return Integer.valueOf(value);
        }
    }

    public static Serializer.Algorithm getSerializerAlgorithm(){
        String value = properties.getProperty("serializer.algorithm");
        if (value == null){
            return Serializer.Algorithm.java;
        }else {
            return Serializer.Algorithm.valueOf(value);
        }
    }
}

application.properties

#如果为null，默认是8080
server.port=8080
#如果为空，默认是 jdk的序列化方式
serializer.algorithm=json

测试

package com.lian.chatroom;

import com.lian.chatroom.message.LoginRequestMessage;
import com.lian.chatroom.protocol.MessageCodecSharable;
import io.netty.channel.embedded.EmbeddedChannel;
import io.netty.handler.logging.LoggingHandler;
import org.junit.jupiter.api.Test;

public class TestSerializer {

    @Test
    public void encode() {
        MessageCodecSharable Codec = new MessageCodecSharable();
        LoggingHandler LOGGING = new LoggingHandler();
        //EmbeddedChannel是netty专门改进针对ChannelHandler的单元测试而提供的
        EmbeddedChannel channel = new EmbeddedChannel(LOGGING, Codec, LOGGING);
        LoginRequestMessage message = new LoginRequestMessage("zhangsan", "123");
        channel.writeOutbound(message);
    }
}

实体类

package com.lian.chatroom.message;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;
import lombok.ToString;

/**
 * 登录请求消息，需要用户名和密码
 *
 * 客户端和服务端建立联系后，客户端向服务端发送一个登录请求的消息
 * 用户名和密码正确，登录成功，继续进行下一步聊天业务
 * 登录失败，就退出提示重新登录
 */
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@ToString(callSuper = true)
public class LoginRequestMessage extends Message{
    private String username;
    private String password;

    //获取消息类型
    @Override
    public int getMessageType() {
        return LoginRequestMessage;
    }
}