基于mina框架的GPS设备与服务器之间的交互

      偶然得了一个谷米的车载GPS设备（gt02d），做为程序员的我，开始躁动了：想着做一个服务器程序，记录GPS设备上传的坐标，然后在地图上绘制每天的轨迹。。。想想还是挺有意思的（其实前两年还有一个失败的经历，自己还弄了一个"TA在哪儿"的Android版本的程序，就是登录后，每1分钟通过Http上传坐标，这样你的好友就可以看到你在哪儿，还专门让老婆坐公交，我骑车测试，结果反应太慢了。后来，没有了，再后来，好些软件就有位置共享的功能了，哈哈。。。），只不过，轨迹大部分时间还是三点一线（宿舍，公司，球场）。再加上，前段时间我们的订餐系统使用了superwebsocket框架做为服务器和APP通信的媒介，但是不是特别稳定（也有可能是我们的程序有问题），经常出现无法链接的问题，可能主要的原因还是superwebsocket以IIS为宿主，而应用程序池会回收，并且这个回收很多时间不可控，这时服务器和APP通信被中断了，回收后，程序池启动时，会重新建立“通信通道”，但从我们的实践中，会有经常出现无法建立的情况，并且不知道什么时间会出现建立失败的情况，这个很可怕。于是，三天两头接到电话说APP登录不了，后来我只能索性让客户自己重起服务器，有时每天要重起好几次，所以，他们也烦了！于是，我的日子就不好过了！也正好借些机会了解下一些通信的内容。

 

 　　前几年，我们为杭州一个外卖网，开发订单调度系统时，当时，他们就是给每个配送员的电瓶车，安装了一个GPS设备，系统中配送员对应一个GPS设备的imei，并提供了一个服务器程序（不过只有发布后的gar文件，直接通过命令运行），这样就可以根据配送员的位置，调度订单给他们了（如图1）。

      

　　　　　　　　　　　　　　　　                                   （图1）

　　前几年，智能手机在配送员中还不是特别普及，这确实是一个不错的方案，虽然现在多数都用智能手机了，我们的客户后来基本也都是直接用手机上传坐标了，但是手机用电就消耗得快很多了。原本，以为把当年的程序拿过来部署下就可以了，结果呢？一直不上传坐标，发送短信指定，设备也是正常回复，定位也成功了，端口也是被“占用”，直接：netstat -ano|findstr "8889"，显示如图2，说明正常。最后，来回问了他们好几个客服和技术，才了解到，他们的设备只支持TCP，不支持UDP，几年前测试时，就是用的UDP协议上传坐标的，当时还因为他们提供的文档说，UDP暂不支持，结果当时只能用UDP，所以印象十分深刻，现在怎么突然不支持了。没办法，只能看能不能反编译，修改下代码，鄙人在学校是学了2年java，但是上班后，只是偶尔客串下Android的开发，心里还是十分没底。

     

      　　　　　　　　　　　　　　　　　     　　（图2）

　　乘着这股躁动，说干就干，先是下载了jd-gui，打开gar文件，一看代码，代码不多，也是很文明的，心中也踏实了许多！然后，Save All Sources，随后，用eclipse新建一个项目，导入源码，只有几个地方有点小错误，修改下，直接编译通过了，这个又是朝着“胜利之门”前进了一大步。唯一不好的地方就是，反编译的代码，每行前面总有一些注释，虽不影响生成，但是看着还是纠心，主要鄙人对代码的格式很在意，一一删除了几行，才想起可以用正则表达式替换，正则表达式真是个好东西，谁用谁知道！下面是替换前后的对比，两个正则表达式为:  /\* [\s]* \*/  (替换中间为空的行)，/\* [0-9]* \*/（替换中间是数字的）。

                

　　　　　　　　　　　　　　              （替换前）                                                                                                     （替换后）

 

 　　向设备技术要了协议文档（他们客服很拽，一听说要自己开发平台，就基本不理人了，说是他们的利益都来自至说平台，你自己做平台了，影响他们利益了，还好硬件技术还是很好说话，要不怎么说程序员都是好人呢，时间都用在技术上了，哪还有时间使坏心眼哦），细读了文档，基本就是3个交互，其他包我没用上，也就没写了：

　　1，登录，设备与服务器建立链接后，发送登录包，服务器必须根据协议回复相应数据即可，登录包中含设备编号，8个字节，这样后面的定位包中就不需要传设备编号了，原来的设备是每个定位包中都含设备编号，也许是太耗流量了，才修改成现在的模式了；

　　2，心跳，设备登录后，会间隔几分钟，发送心跳包，确认链接正常，服务器必须正确响应数据（登录后，第一个包会是心跳包）；

　　3，定位包，登录，心跳包正常后，设备开始发送位置信息包。

     数据流程图如下，流程还是比较清晰的。

　　    

　　　　　　　　　　　　　　　　                              （数据流程图）

　　

 　　打开main.java，看到引用 mina-core-2.0.4.jar.XXX。再百度mina：

　　 Apache MINA是一个网络应用程序框架，用来帮助用户简单地开发高性能和高可靠性的网络应用程序。它提供了一个通过Java NIO在不同的传输例如TCP/IP和UDP/IP上抽象的事件驱动的异步API。

      原来是基于此框架建立的通信，再看代码中 NioDatagramAcceptor acceptor = new NioDatagramAcceptor(); 才知道这个表示建立了UDP协议的通信。于是，再查了些资料，把代码修改成建立TCP协议的通信，运行后，再查看端口占用情况，已经是TCP类型了，如下图，再发短信指定设置设备，用IPAnalyse抓包，看到已经能正常上传数据包了，于是，再一次的前进了一大步。

　　

　　调试程序，第一步肯定是把日志功能调通，在学校时，写java程序时，日志也是用的log4j，当时，只是一句代码 PropertyConfigurator.configure("log4j.properties") 就ok了，还好一下子找到了在学校时写的代码（6，7年了，真不容易呀），把log4j.properties放到特定目录测试，一下子就ok了。当然，这个东西网上一搜，肯定是一箩筐，但是现在好些都是：天下文章一大抄，粘贴复制加剪刀。抄没有问题，但是至少得验证是否正确吧。

　　走到这里时，躁动开始让人异常兴奋，失去了程序员应有的冷静。于是，胡乱的调试，胡乱的输入日志，陪上一个周末，10天的“晚自习”，依然是毫无近展，在几近放弃的时候，当然，这时躁动也基本变成了平静，才知道要冷静，回头再仔细分析下MINA的消息流程，原来MINA使用的是异步机制，而程序中也是用了一个线程来处理消息，所以之前通过单步跟踪，或者输入日志的方式自己确认的消息流程错误的，当时以为是：设备->encoder->decoder->设备，所以一直调试不通，后来查了相关资料才了解正确的消息流程，如下图，其实最重要的部分，也是之前一直没有重视的部分就是在 messageReceived 方法中，把 request 转成 respose，当然，request 有很多，如登录、心跳、定位包，所以不能强制转化。

　　

　　

　　理清流程后，真有点“拨开云雾见月明”的感觉，再按开发文档 Decoder 登录包，转成回复包，Encoder 回复包 ，一切都变得顺理成章了。登录包，及回复协议如下图    　 

     

　　下面，附上基本流程的代码，没有什么技术含量的，代码可能也比较丑（在对一个数组赋值时，没注意，全是下标为0的元素赋值，结果错误校验位一直不对，浪费好多时间呀），请务见怪哈。

　　

public class Decoder extends CumulativeProtocolDecoder
 {
     private static final Logger log = Logger.getLogger(Decoder.class);
    public boolean doDecode(IoSession session, IoBuffer buffer,
            ProtocolDecoderOutput output) {
        try {
            
            log.info("Decoder:" + buffer.toString());
            
            byte[] head = new byte[2];
            buffer.get(head, 0, 2);
            if (head.length < 2 || head[0] != 120) {
                return false;
            }
                
            //長度和協議號
            byte[] lenbyte = new byte[2]; 
            buffer.get(lenbyte,0,2);
                    
            byte proto =  lenbyte[1];
            
            log.info("Decoder.body:" + buffer.toString());
                
            System.out.println("proto:" +proto);
            
            Message msg;
            switch (proto) {
            case 1://登录包
                {
                    byte[] body = new byte[18]; 
                    buffer.get(body);
                    
                    msg =new Login();
                    byte[] crc = new byte[4];        
                    byte[] loginbody = new byte[8];
                    loginbody[0] = crc[0] = 0x05;
                    loginbody[1] = crc[1]= 0x01;
                    loginbody[2] = crc[2]= body[12];
                    loginbody[3] = crc[3]= body[13];
                    //协议体中从“包长度”到“信息序列号”（包括“包长度”、“信息序列号”）这部分数据的 CRC-ITU 值。
                    CRC16Util crc16 = new CRC16Util();
                    
                    crc16.reset();
                    crc16.update(crc);
                    
                    byte[] crcresult = Byte2Hex.short2bytes((short)crc16.getCrcValue());        
                    loginbody[4] = crcresult[0];
                    loginbody[5] = crcresult[1];
                    //停止位(2位) 0x0D 0x0A
                    loginbody[6] = 0x0D;
                    loginbody[7] = 0x0A;
                    
                    msg.setHeadBuf(head);
                    msg.setBodyBuf(loginbody);
                    
                    msg.fromHead(head);
                    msg.fromBody(loginbody);
                    //获取终端编号
                    String termid = Byte2Hex.Bytes2HexString(body);
                    termid = termid.substring(1,16);
                    
                    System.out.println("termid:" +termid);            
                    session.setAttribute("termid", termid);
                    
                    msg.setSession(session);
                    output.write(msg);
                    return true;
                }
            default:
                return false;
            }
            return true;
            
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("decode error:" + e.toString());
        }
        return false;
    }
 }

 

    public Main() throws IOException {
        Config.init();

        IoAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor();
        acceptor.getFilterChain().addLast("logger", new LoggingFilter());
        acceptor.getFilterChain().addLast("protocol", new ProtocolCodecFilter(new CodecFactory()));
        acceptor.setHandler(this);
        acceptor.getSessionConfig().setReadBufferSize(2048);
        acceptor.getSessionConfig().setIdleTime(IdleStatus.BOTH_IDLE, 10);
        acceptor.bind(new InetSocketAddress(Config.PORT));
        
        PropertyConfigurator.configure("D:/javaworkspace/gt02/libs/log4j.properties");
        //PropertyConfigurator.configure("log4j.properties");

        this.worker = new Worker();
        this.worker.start();

    }

    public void messageReceived(IoSession session, Object message)
            throws Exception {
        if ((message instanceof Message))
        {
            this.worker.addRecvMsg((Message) message);
        }
        
    }

public void run() {
        super.run();
        while (true)
            try {
                Message msg = waitForProcessRecvMsg();
                Message ret = msg.process();
                 
                IoSession session = msg.getSession();
                 if (ret != null)
                 {
                     ret.head = msg.head; //设置要回复的内容，写到respost中
                     ret.body = msg.body;
                     session.write(ret);
                }

            } catch (Exception e) {
                System.out.println("Worker Exception:" + e.getMessage());
            }
    }

public class Encoder extends ProtocolEncoderAdapter {
     private static final Logger log = Logger.getLogger(Encoder.class);

    public void encode(IoSession session, Object message,
            ProtocolEncoderOutput output) {
        try {

            Message msg = (Message) message;
            msg.toHead();
            msg.toBody();

            IoBuffer buffer = IoBuffer.allocate(msg.getLength(),false).setAutoExpand(true);
                
            buffer.put(msg.getHeadBuf());
            if (msg.getBodyBuf() != null) {
                buffer.put(msg.getBodyBuf());
            }
            
            buffer.flip();                
            log.info("Encoder.buffer:" + buffer.toString());

            output.write(buffer);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("encode error:" + e.toString());
        }
    }
}

 

　　

 　　正确回复登录包后，设备会发送一个心跳包，操作基本同登录包，回复的包只要修改下协议号即可。正确响应心跳包后，开始上传定位数据，这个数据包就包含了，经度、纬度、速度、航向等信息。还好开发文档中提供了解析的代码，虽没有什么难度，就是比较繁琐。解析出信息后，再通过一个Tttp请求加到数据库，这个流程就基本完成了。其实在漫长的摸索过程中，一直在想，完成时我会有多兴奋。但是，当真正看到控制台输出坐标信息时，不是兴奋，而是心中顿觉踏实了，想着晚上终于可以安心的睡一个好觉了。当时，就是看到的就是下图，第一个正常的定位信息，当时还特意截图，主要是为了在媳妇面前邀功，哈哈。

　 　

 

 　　当时，只是一时兴起，然后变成欲罢不能。也许这就是程序员吧。也许这个东西对好些人来说，不值一提，但对我还是有点意义，还是有好些东西值得思考，我还是要感谢我家媳妇的鼓励。下一步，可能就是把这个应用到我们订餐系统与App通信上面了。鄙人对java了解不多，可能好些地方说的不对，或者不好的地方，也请大家指出，也希望能对某些需要的人提供一些帮助，共同进步！

　　

　　 成为一名优秀的程序员！