netty系列之:netty对http2消息的封装
简介
无论是什么协议，如果要真正被使用的话，需要将该协议转换成为对应的语言才好真正的进行应用，本文将从http2消息的结构出发，探讨一下netty对http2消息的封装，带大家领略一下真正的框架应该做到什么程度。
http2消息的结构
http2和http1.1不同的是它使用了新的二进制分帧，通过客户端和服务器端建立数据流steam来进行客户端和服务器端之间消息的交互。其中数据流是一个双向字节流，用来发送一条或者多条消息。
消息是客户端和服务端发送的一个逻辑上完整的数据。根据数据大小的不同，可以将消息划分为不同的帧Frame。也就是说message是由不同的frame组成的。
frame就是http2中进行通信的最小单位，根据上一节的介绍，我们知道frame有这样几种：
- DATA frame
- HEADERS frame
- PRIORITY frame
- RST_STREAM frame
- SETTINGS acknowledgment frame
- SETTINGS frame
- PING frame
- PING acknowledgment
- PUSH_PROMISE frame
- GO_AWAY frame
- WINDOW_UPDATE frame
- Unknown Frame
我们看一下http2中stream和frame的一个大体的结构：
在http2中，一个TCP连接，可以承载多个数据流stream，多个stream中的不同frame可以交错发送。
每个frame通过stream id来标记其所属的stream。
有了上面的http2的基本概念，我们接下来就看下netty对http2的封装了。
netty对http2的封装
Http2Stream
作为一个TCP连接下面的最大的单位stream，netty中提供了接口Http2Stream。注意，Http2Stream是一个接口，它有两个实现类，分别是DefaultStream和ConnectionStream。
Http2Stream中有两个非常重要的属性，分别是id和state。
id前面已经介绍了，是stream的唯一标记。这里要注意由客户端建立的 Stream ID 必须是奇数，而由服务端建立的 Stream ID 必须是偶数。另外Stream ID 为 0 的流有特殊的作用，它是CONNECTION_STREAM_ID，1 表示HTTP_UPGRADE_STREAM_ID。
state表示stream的状态，具体而言，stream有下面几个状态：
IDLE(false, false),
RESERVED_LOCAL(false, false),
RESERVED_REMOTE(false, false),
OPEN(true, true),
HALF_CLOSED_LOCAL(false, true),
HALF_CLOSED_REMOTE(true, false),
CLOSED(false, false);
为什么状态需要区分local和remote呢？这是因为stream连接的两端，所以有两端的状态。
和stream状态相对应的就是http2的生命周期了。netty提供了Http2LifecycleManager来表示对http2生命周期的管理：
void closeStreamLocal(Http2Stream stream, ChannelFuture future);
void closeStreamRemote(Http2Stream stream, ChannelFuture future);
void closeStream(Http2Stream stream, ChannelFuture future);
ChannelFuture resetStream(ChannelHandlerContext ctx, int streamId, long errorCode,
ChannelPromise promise);
ChannelFuture goAway(ChannelHandlerContext ctx, int lastStreamId, long errorCode,
ByteBuf debugData, ChannelPromise promise);
void onError(ChannelHandlerContext ctx, boolean outbound, Throwable cause);
分别是关闭stream，重置stream，拒绝新建stream：goAway，和处理出错状态这几种。
Http2Frame
stream之后，就是真实承载http2消息的Http2Frame了。在netty中，Http2Frame是一个接口，它有很多具体的实现。
Http2Frame的直接子类包括HTTP2GoAwayFrame、HTTPPingFrame、Http2SettingsFrame和HTTP2SettingsAckFrame。
其中goAway表示不接受新的stream，ping用来进行心跳检测。SETTINGS用来修改连接或者 Stream 流的配置。
netty中专门有一个Http2Settings类和其对应。
在这个类中定义了一些特别的setting名字：
| SETTINGS 名字 | 含义 |
|---|---|
| SETTINGS_HEADER_TABLE_SIZE | 对端索引表的最大尺寸 |
| SETTINGS_ENABLE_PUSH | 是否启用服务器推送功能 |
| SETTINGS_MAX_CONCURRENT_STREAMS | 接收端允许的最大并发 Stream 数量 |
| SETTINGS_INITIAL_WINDOW_SIZE | 发送端的窗口大小，用于 Stream 级别流控 |
| SETTINGS_MAX_FRAME_SIZE | 设置帧的最大大小 |
| SETTINGS_MAX_HEADER_LIST_SIZE | 对端头部索引表的最大尺寸 |
除了上面讲的4个frame之外，其他的frame实现都继承自Http2StreamFrame,具体而言有PriorityFrame,ResetFrame,HeadersFrame,DataFrame,WindowUpdateFrame,PushPromiseFrame和UnknownFrame。
各个frame分别代表了不同的功能。这里最重要的就是Http2HeadersFrame和Http2DataFrame。
Http2HeadersFrame主要是客户端发送给服务器端的http2请求。
具体而言除了标准的http1.1的header之外，http2还支持下面的header：
METHOD(":method", true),
SCHEME(":scheme", true),
AUTHORITY(":authority", true),
PATH(":path", true),
STATUS(":status", false),
PROTOCOL(":protocol", true);
对于Http2DataFrame来说，他本身是一个ByteBufHolder，用来传递具体的数据信息。data frame的Payload直接存储在ByteBuf中。
总结
以上就是netty对http2消息的封装了。
本文的例子可以参考：learn-netty4
本文已收录于 http://www.flydean.com/28-netty-wrap-http2/
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