【Betty】会话层（Communication层）

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在我们学习网络的时候，都应该对于 OSI七层网络模型 有一定的了解
OSI
由于在我们使用 socket 去进行 网络编程 的时候，底层就已经把传输层实现了
因此，本篇博文，就来模拟实现其中的 会话层 ：

实现思路：

话不多说，现在，就开始本篇博文的知识点的讲解吧：
在之前的博文中，本人已经讲解过通信消息的 封装实体类 的组成了
那么，在本篇博文中，本人就来带同学们实现下 会话层 的逻辑：

由于本层是 会话层
所以，我们最少要实现 建立会话 、发送消息、接收消息、维护会话 、基本请求/响应的处理 以及 结束会话 这些基本功能

那么，具备了上述的思想，现在，本人来展示下实现的代码：

实现代码

基本通信实现 —— Communication类：

package edu.youzg.betty.communication;

import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.Socket;

import edu.youzg.betty.protocol.NetMessage;


public abstract class Communication implements Runnable {
    protected Socket socket;              // 网络通信 的 socket
    protected DataInputStream dis;        // 通信信道，输入流
    protected DataOutputStream dos;        // 通信信道，输出流
    protected volatile boolean goon;      // 会话是否维持 标志

    /**
     * 初始化 会话层对象，
     * 创建线程，开始侦听对端数据，并在接收到数据后，调用实现类的处理方法去处理消息
     * @param socket
     * @throws IOException
     */
    protected Communication(Socket socket) throws IOException {
        this.socket = socket;
        this.dis = new DataInputStream(socket.getInputStream());
        this.dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
        this.goon = true;
        new Thread(this, "会话层").start();
    }

    /**
     * 发送 会话层消息
     * @param message
     */
    protected void send(NetMessage message) {
        try {
            dos.writeUTF(message.toString());
        } catch (IOException e) {
            close();
        }
    }

    /**
     * 处理 对端发来的 会话层消息
     * (抽象方法，供上层使用作扩展)
     * @param message
     */
    protected abstract void dealPeerMessage(NetMessage message);

    /**
     * 处理 对端异常掉线 事件
     * (抽象方法，供上层使用作扩展)
     */
    protected abstract void peerAbnormalDrop();

    /**
     * 侦听对端信息
     * (此处 可以为 心跳检测 功能扩展)
     */
    @Override
    public void run() {
        String message = null;
        while (goon) {
            try {
                message = dis.readUTF();
                dealPeerMessage(new NetMessage(message));    // 侦听到信息后，要将字符串类型信息，包装成我们所需要的数据类型，并加以处理
            } catch (IOException e) {
                if (goon == true) {
                    peerAbnormalDrop();
                    goon = false;
                }
            }
        }
        close();
    }

    /**
     * 断开 网络通信层的会话，
     * 停止 侦听线程
     */
    protected void close() {
        goon = false;
        try {
            if (dis != null) {
                dis.close();
            }
        } catch (IOException e) {
        } finally {
            dis = null;
        }

        try {
            if (dos != null) {
                dos.close();
            }
        } catch (IOException e) {
        } finally {
            dos = null;
        }

        try {
            if (socket != null && !socket.isClosed()) {
                socket.close();
            }
        } catch (IOException e) {
        } finally {
            socket = null;
        }
    }

}

在上面的代码中，本人留有两个 抽象方法 —— dealPeerMessage() 和 peerAbnormalDrop()：
那么，本人来对这两个抽象方法做下说明：

dealPeerMessage() ：
处理对端消息

peerAbnormalDrop() ：
处理对端异常掉线事件

那么，为什么要将这两个方法制定成 抽象方法 呢？
答曰：

因为 Communication类 的功能只是 实现通信的基本功能
因此，真正的消息、事件的处理，应该交由 真正的实现类 去实现

我们若是想要具体实现 会话层，就需要先来制定下 会话层的通信协议：

会话层消息格式 —— InteractiveInfo类：

在会话层，我们就不需要考虑这么多了
我们只需要知道 消息的收发方的标识 和 消息内容 即可

因此，依据上述分析，本人给出如下代码：

package edu.youzg.betty.communication;

public class InteractiveInfo {
    private String sourceId;    // 发送方的id
    private String targetId;    // 接收方的id
    private String message;     // 消息内容

    public InteractiveInfo() {
    }

    protected InteractiveInfo(String sourceId, String targetId, String message) {
        this.sourceId = sourceId;
        this.targetId = targetId;
        this.message = message;
    }

    public String getSourceId() {
        return sourceId;
    }

    public void setSourceId(String sourceId) {
        this.sourceId = sourceId;
    }

    public String getTargetId() {
        return targetId;
    }

    public void setTargetId(String targetId) {
        this.targetId = targetId;
    }

    public String getMessage() {
        return message;
    }

    public void setMessage(String message) {
        this.message = message;
    }

}

我们想要实现 具体会话实现类，就必须实现 对端消息处理逻辑
为了各功能模块 职责单一，本人就将客户端和服务端的 消息处理逻辑 的共同点抽取出来
来编写一个 对端消息处理器 —— PeerMessageProcessor类：

对端消息处理器 —— PeerMessageProcessor类：

那么，在这个处理器中，我们要如何实现呢？

实现思路：

由于我们从对端接收的消息，实际上是 NetMessage类型的
而我们真正想要去处理这些 NetMessage消息，就需要根据 请求/响应类型，去执行 相应方法

实现代码：

package edu.youzg.betty.communication;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

import edu.youzg.betty.protocol.ENetCommand;
import edu.youzg.betty.protocol.NetMessage;

public class PeerMessageProcessor {
    private Object object;    // 执行处理操作 的 对象
    private Class<?> klass;   // 反射机制

    public PeerMessageProcessor() {
    }

    void setObject(Object object) {
        this.object = object;
        this.klass = object.getClass();
    }

    /**
     * 将字符串 转换为 "驼峰式"
     * (对应的方法名)
     * @param str 具体操作描述符
     * @return 对应的方法名
     */
    private String changeToLower(String str) {
        String result = str.substring(0, 1);
        result += str.substring(1).toLowerCase();

        return result;
    }

    /**
     * 处理 对端发来的 会话层消息
     * 组装方法名，
     * （在会话层中传输的参数要符合"deal+Command"的驼峰式结构）
     * @param netMessage 对端发来的 会话层消息
     */
    void dealNetMessage(NetMessage netMessage) {
        ENetCommand command = netMessage.getCommand();
        String commandName = command.name();
        String[] commandNames = commandName.split("_");
        String methodName = "deal";
        for (String name : commandNames) {
            methodName += changeToLower(name);
        }

        try {
            Method method = klass.getDeclaredMethod(methodName, NetMessage.class);
            method.invoke(object, netMessage);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (SecurityException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

那么，现在，我们来实现下 真正的实现类 —— ServerConversation类 和 ClientConversation类：
首先，是执行逻辑较为简单的 客户端会话实现类 —— ClientConversation类：

客户端会话实现类 —— ClientConversation类：

实现思路：

我们实现的 客户端会话实现类，要满足如下要求：
具体的处理逻辑，

在上文中，本人实现了一个 对端消息处理器 —— PeerMessageProcessor类，
根据其 dealNetMessage()方法，具体消息处理逻辑 的 方法名 为 如下格式：

$$
deal + Command
$$

能为上层至少提供如下功能：

向服务端发送请求

向其他客户端单发/群发消息，

向服务端发送文本消息

处理服务端异常掉线的情况

下线

实现代码：

package edu.youzg.betty.communication;

import java.io.IOException;
import java.net.Socket;

import edu.youzg.betty.core.Client;
import edu.youzg.betty.core.NetNode;
import edu.youzg.betty.protocol.ENetCommand;
import edu.youzg.betty.protocol.NetMessage;
import edu.youzg.util.ArgumentMaker;

public class ClientConversation extends Communication {
    private Client client;	// 应用层实现，客户端供开发者调用的api
    private String id;
    private PeerMessageProcessor peerMessageProcessor;    // 对端消息处理器

    public ClientConversation(Client client, Socket socket) throws IOException {
        super(socket);
        this.client = client;
        this.peerMessageProcessor = new PeerMessageProcessor();
        this.peerMessageProcessor.setObject(this);    // 由于处理逻辑在本层，所以，将 处理器 中的 执行对象 设置为 this
    }

    /**
     * 执行下线操作
     * 向客户端发送下线消息，以便客户端能够关闭相应的ServerConversation，并对其它客户端做出"当前客户端下线"公告
     */
    public void offline() {
        send(new NetMessage()
                .setCommand(ENetCommand.OFFLINE));
        close();
    }

    /**
     * 向服务端 发送请求
     * @param request：请求的方法
     * @param response：请求的服务器的action
     * @param parameter：请求参数
     */
    public void sendRequest(String request, String response, String parameter) {
        send(new NetMessage()
                .setCommand(ENetCommand.REQUEST)
                .setAction(request + "#" + response)
                .setParameter(parameter));
    }

    /**
     * 向服务器发送消息
     * @param message 文本消息
     */
    public void sendMessageToServer(String message) {
        send(new NetMessage()
                .setCommand(ENetCommand.SEND_MESSAGE_TO_SERVER)
                .setParameter(message));
    }

    /**
     * 处理 服务端繁忙 事件
     * @param netMessage
     */
    public void dealServerOutOfRoom(NetMessage netMessage) {
        client.getClientAction().serverOutOfRoom();
        close();
    }

    /**
     * 模拟tcp的三次握手，处理 服务端连接问题
     * @param netMessage
     */
    public void dealWhoAreYou(NetMessage netMessage) {
        NetNode me = client.getMe();
        String myInfo = me.getIp();
        myInfo += "#" + myInfo.hashCode();
        send(new NetMessage()
                .setCommand(ENetCommand.I_AM)
                .setParameter(myInfo));
    }

    /**
     * 模拟tcp的三次握手，处理 服务端连接问题
     * @param netMessage 服务端网络消息
     */
    public void dealEnsureOnline(NetMessage netMessage) {
        String parameter = netMessage.getParameter();
        this.id = parameter;
        client.getClientAction().afterConnectToServer();
    }

    /**
     * 将 其他客户端的 私聊消息
     * @param netMessage 服务端网络消息
     */
    public void dealToOne(NetMessage netMessage) {
        String parameter = netMessage.getParameter();
        InteractiveInfo interactiveInfo = ArgumentMaker.gson.fromJson(parameter, InteractiveInfo.class);
        client.getClientAction().dealToOne(interactiveInfo.getSourceId(), interactiveInfo.getMessage());
    }

    /**
     * 处理 其他客户端的 群发消息
     * @param netMessage 对端网络消息
     */
    public void dealToOther(NetMessage netMessage) {
        String parameter = netMessage.getParameter();
        InteractiveInfo interactiveInfo = ArgumentMaker.gson.fromJson(parameter, InteractiveInfo.class);
        client.getClientAction().dealToOther(interactiveInfo.getSourceId(), interactiveInfo.getMessage());
    }

    /**
     * 处理 服务端的强制下线指令
     * @param netMessage 服务端网络消息
     */
    public void dealServerForceDown(NetMessage netMessage) {    //处理服务器异常掉线的情况
        client.getClientAction().serverForcedown();
        close();
    }

    /**
     * 处理 服务端的响应
     * @param netMessage 服务端网络消息
     */
    public void dealResponse(NetMessage netMessage) {    //处理向服务器发送请求得到的回复
        String action = netMessage.getAction();
        String parameter = netMessage.getParameter();
        try {
            client.getActionProcesser().dealResponse(action, parameter);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 处理 对端消息
     * @param message 服务端网络消息
     */
    @Override
    protected void dealPeerMessage(NetMessage message) {
        peerMessageProcessor.dealNetMessage(message);
    }

    public String getId() {
        return id;
    }

    /**
     * 向服务端 发送 私聊请求
     * @param targetId 目标客户端id
     * @param message 私聊消息
     */
    public void toOne(String targetId, String message) {
        InteractiveInfo interactiveInfo = new InteractiveInfo(this.id, targetId, message);

        send(new NetMessage()
                .setCommand(ENetCommand.TO_ONE)
                .setParameter(ArgumentMaker.gson.toJson(interactiveInfo)));
    }

    /**
     * 向服务端 发送 公聊请求
     * @param message 公聊消息
     */
    public void toOther(String message) {    //将信息群发给其他客户端
        InteractiveInfo interactiveInfo = new InteractiveInfo(this.id, null, message);
        send(new NetMessage()
                .setCommand(ENetCommand.TO_OTHER)
                .setParameter(ArgumentMaker.gson.toJson(interactiveInfo)));
    }

    /**
     * 处理 服务端异常掉线现象
     */
    @Override
    protected void peerAbnormalDrop() {
        client.getClientAction().serverAbnormalDrop();
    }

}

最后是 服务端会话实现类 —— ServerConversation类：

服务端会话实现类 —— ServerConversation类：

实现思路：

和实现 客户端会话实现类 时类似，
我们实现 服务端会话实现类，需要实现如下功能：

在上文中，本人实现了一个 对端消息处理器 —— PeerMessageProcessor类，
根据其 dealNetMessage()方法，具体消息处理逻辑 的 方法名 为 如下格式：

$$
deal + Command
$$

能为上层至少提供如下功能：

要求客户端上报身份

强制下线

服务器繁忙

给某一客户端推送消息

给全部客户端广播消息

处理客户端异常掉线的情况

实现代码：

package edu.youzg.betty.communication;

import java.io.IOException;
import java.net.Socket;

import edu.youzg.betty.action.IActionProcessor;
import edu.youzg.betty.core.Server;
import edu.youzg.betty.protocol.ENetCommand;
import edu.youzg.betty.protocol.NetMessage;
import edu.youzg.util.ArgumentMaker;

public class ServerConversation extends Communication {
    private static final int OK = 1;
    private static final int ILLEGAL_USER = 2;

    private String ip;
    private String id;
    private Server server;  // 应用层实现，服务端供开发者调用的api

    private IActionProcessor actionProcessor;    // 客户端response或respond处理器
    private PeerMessageProcessor peerMessageProcessor;    // 对端消息处理器

    public ServerConversation(Socket socket, Server server) throws IOException {
        super(socket);
        this.server = server;
        this.peerMessageProcessor = new PeerMessageProcessor();
        this.peerMessageProcessor.setObject(this);    // 因为处理消息的也是本conversation，所以，peerMessageProcessor中的object是 本conversation
    }

    IActionProcessor getActionProcessor() {
        return actionProcessor;
    }

    public void setActionProcessor(IActionProcessor actionProcessor) {
        this.actionProcessor = actionProcessor;
    }

    public String getId() {
        return id;
    }


    /**
     * 模拟tcp三次握手
     */
    public void whoAreYou() {
        send(new NetMessage()
                .setCommand(ENetCommand.WHO_ARE_YOU));
    }

    /**
     * 服务器繁忙，向正在尝试连接的客户端 发送 服务端繁忙消息
     */
    public void outOfRoom() {
        send(new NetMessage()
                .setCommand(ENetCommand.SERVER_OUT_OF_ROOM));
        close();
    }

    /**
     * 向指定客户端发送 私聊消息
     * @param interactiveInfo 客户端会话层消息
     */
    public void toOne(InteractiveInfo interactiveInfo) {
        send(new NetMessage()
                .setCommand(ENetCommand.TO_ONE)
                .setParameter(ArgumentMaker.gson.toJson(interactiveInfo)));
    }

    /**
     * 向指定客户端发送 公聊消息
     * @param interactiveInfo 客户端会话层消息
     */
    public void toOther(InteractiveInfo interactiveInfo) {
        send(new NetMessage()
                .setCommand(ENetCommand.TO_OTHER)
                .setParameter(ArgumentMaker.gson.toJson(interactiveInfo)));
    }

    /**
     * 强制关闭服务器，并向连接的客户端 广播强制关闭消息
     */
    public void forcedown() {
        send(new NetMessage()
                .setCommand(ENetCommand.SERVER_FORCE_DOWN));
        close();
    }

    /**
     * 处理 客户端异常掉线的情况
     */
    @Override
    protected void peerAbnormalDrop() {
        server.getTemporaryConversationPool().removeTempConversation(this);
        server.getClientPool().removeClient(this);
        server.publishMessage("客户端[" + id + "]异常掉线！");
    }

    /**
     * 处理来自客户端的传输层消息
     * @param message 客户端的传输层消息
     */
    @Override
    protected void dealPeerMessage(NetMessage message) {
        peerMessageProcessor.dealNetMessage(message);
    }

    /**
     * 允许客户端上线
     */
    private void ensureClientOnline() {
        this.id = this.ip + ":" + System.currentTimeMillis();
        server.getClientPool().addClient(this);
        server.publishMessage("客户端[" + this.id + "]上线！");
        send(new NetMessage()
                .setCommand(ENetCommand.ENSURE_ONLINE)
                .setParameter(this.id));
    }

    /**
     * 模拟三次握手的关键，检查客户端的消息
     * @param message 客户端的身份验证消息
     * @return 验证结果
     */
    private int checkClient(String message) {
        int index = message.indexOf("#");
        this.ip = message.substring(0, index);
        String password = message.substring(index + 1);

        if (this.ip.hashCode() == Integer.valueOf(password)) {
            return OK;
        }

        return ILLEGAL_USER;
    }

    /**
     * 模拟tcp三次握手
     * @param netMessage
     */
    public void dealIAm(NetMessage netMessage) {
        String parameter = netMessage.getParameter();

        server.getTemporaryConversationPool().removeTempConversation(this);
        int result = checkClient(parameter);
        if (result == OK) {
            // 生成客户端id，并将其从tempPool中移动到clientPool中，
            // 并告知在线客户端：“XXX客户端登录”，同时告知客户端相关id，以便初始化该客户端的好友列表
            ensureClientOnline();
        } else if (result == ILLEGAL_USER) {
            // 告知客户端：你是非法用户！并停止侦听该客户端，从tempPool中删除！
            close();
        }
    }

    /**
     * 处理 客户端下线请求
     * @param netMessage 客户端发来的传输层消息
     */
    public void dealOffline(NetMessage netMessage) {
        server.getClientPool().removeClient(this);
        server.publishMessage("客户端[" + this.id + "]下线！");
        close();
    }

    /**
     * 处理 客户端私聊请求
     * @param netMessage 客户端发来的传输层消息
     */
    public void dealToOne(NetMessage netMessage) {    //处理一个客户端向另一个客户端发送消息
        String parameter = netMessage.getParameter();

        InteractiveInfo interactiveInfo = ArgumentMaker.gson.fromJson(parameter, InteractiveInfo.class);
        server.toOne(interactiveInfo);
    }

    /**
     * 处理 客户端公聊请求
     * @param netMessage 客户端发来的传输层消息
     */
    public void dealToOther(NetMessage netMessage) {    //处理一个客户端群发消息
        String parameter = netMessage.getParameter();

        InteractiveInfo interactiveInfo = ArgumentMaker.gson.fromJson(parameter, InteractiveInfo.class);
        server.toOther(interactiveInfo);
    }

    /**
     * 处理 客户端发送给服务器的消息
     * @param netMessage 客户端发来的传输层消息
     */
    public void dealSendMessageToServer(NetMessage netMessage) {
        String parameter = netMessage.getParameter();

        server.publishMessage(parameter);
    }

    /**
     * 处理 客户端请求
     * @param netMessage 客户端发来的传输层消息
     */
    public void dealRequest(NetMessage netMessage) {
        String action = netMessage.getAction();
        int index = action.indexOf('#');
        String request = action.substring(0, index);
        String response = action.substring(index + 1);
        String parameter = netMessage.getParameter();

        try {
            String responseResult = actionProcessor.dealRequest(request, parameter);
            send(new NetMessage()
                    .setCommand(ENetCommand.RESPONSE)
                    .setAction(response)
                    .setParameter(responseResult));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            server.publishMessage(e.getMessage());
        }
    }

}

至此，会话层（Communication层）就基本实现了！

还是那句话，本人的实现，只是最基本的功能
如果同学们还有更好的实现思路，比如：使用nio/aio优化效率、心跳检测机制、断线重连机制等等，
都可以在本层去优化实现，并可以在 上层(应用层) 提供开启/启动参数的api

在之后的博文中，本人会在会话层的基础上，来编写 应用层，也就是 Betty 向使用本框架的开发者提供的API
之后，会使用 应用层向开发者提供的API，开发一个聊天室，相信那时候，同学们就会理解到这个框架的强悍和方便之处

posted @ 2020-04-22 00:27 在下右转，有何贵干阅读(293) 评论(0) 编辑收藏举报

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在下右转，有何贵干

带你深究Java的本质！

【Betty】会话层（Communication层）

实现 思路：

实现 代码

基本通信 实现 —— Communication类：

会话层 消息格式 —— InteractiveInfo类：

对端消息处理器 —— PeerMessageProcessor类：

实现思路：

实现代码：

客户端会话实现类 —— ClientConversation类：

实现思路：

实现代码：

服务端会话实现类 —— ServerConversation类：

实现思路：

实现代码：

公告

实现思路：

实现代码

基本通信实现 —— Communication类：

会话层消息格式 —— InteractiveInfo类：