在实际的 SpringBoot 开发中，我们常用 HTTP 或 MQTT 等标准协议进行通信。然而，当遇到小众的自定义通信协议时，我们该如何让 SpringBoot 来接收和处理呢？例如，一些特定品牌的智能手表或自行组装的物联网硬件，它们可能使用自己定义的二进制或特殊格式的协议。
如果从零开始用 Java 原生 Socket 实现一套通信程序，对于处理多线程和高并发场景将会非常麻烦，且系统的健壮性难以保证。解决这个问题的好方法是，让 SpringBoot 集成高性能的网络通信框架——Netty。本文将详细介绍如何一步步实现这个集成。
什么是Netty？
Netty 是一款基于 Java NIO 开发的异步、事件驱动的高性能网络通信框架。它的核心目标是简化 TCP/UDP 网络应用的开发，有效解决了原生 Java NIO 在开发复杂度高、易出 Bug（如空轮询、缓冲区管理混乱）等方面的痛点。
简单来说，Netty 通过以下两个核心特性来简化开发：
- 异步：主线程负责协调，不会被具体的 I/O 操作阻塞。
- 事件驱动：框架已将网络通信中的各类事件（如连接建立、数据到达）分类封装，开发者只需针对不同事件编写处理逻辑即可。
Netty流程图
从 Netty 的工作流程图可以看出，其核心工作主要由两个线程组（EventLoopGroup）协作完成：
- Boss Group：负责接收客户端的连接请求。就像一个“老板”，当有新连接进来时，它会将这个连接（Channel）注册给 Worker Group，然后继续等待下一个连接。
- Worker Group：负责处理已建立连接的读写数据，并将数据交给对应的通道处理器（ChannelHandler）进行业务处理。这就是负责具体工作的“打工人”。
理解了基本模型，接下来我们看看如何在 SpringBoot 项目中集成 Netty。
环境准备
Pom依赖
首先，需要在项目的 pom.xml 文件中引入必要的依赖。本示例使用 JDK 1.8。
<properties>
<maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
<maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
</properties>
核心依赖如下：
<dependencies>
<!--Netty主要依赖-->
<dependency>
<groupId>io.netty</groupId>
<artifactId>netty-all</artifactId>
<version>4.1.65.Final</version>
</dependency>
<!--SpringBoot的Web开发依赖，用于构建Web应用或HTTP接口-->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
<version>2.7.18</version>
</dependency>
</dependencies>
如果你的应用不是 Web 程序，也可以只引入 spring-boot-starter 依赖。
代码步骤
创建服务
根据 Netty 的流程图，我们首先需要创建 BossGroup 和 WorkerGroup 这两个核心工作组。
/**
* Boss工作组，负责处理连接请求
**/
final EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
/**
* Worker工作组，负责处理IO读写
**/
final EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();
然后，使用 ServerBootstrap（Netty 的服务端启动器）来组装这些组件。
// 创建一个服务启动器
ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
// 配置 boss 和 worker 工作组
serverBootstrap.group(bossGroup, workGroup);
接着，设置服务端的通道类型为异步的 NIO 通道。
serverBootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class);
至此，基础的“流水线”已经搭建好，但还没有定义具体的“工作内容”。为了处理自定义协议，我们需要向管道（Pipeline）中添加编码器（Encoder）、解码器（Decoder）和业务事件处理器（Handler）。其中，编解码器根据协议是否需要转换而定。
serverBootstrap.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) {
// 在这里向管道中添加编解码器和事件处理器
ch.pipeline().addLast(编码器/解码器/事件处理器);
}
});
在 initChannel 方法中，我们可以具体配置数据处理链。例如：
// 添加一个自定义的ByteMessage解码器
ch.pipeline().addLast(new ByteMessageDecoder());
// 添加一个用于检测读/写超时的事件处理器
ch.pipeline().addLast("idleStateHandler", new IdleStateHandler(600, 0, 0));
// 添加一个自定义的业务事件处理器
ch.pipeline().addLast("common-handler", deviceServerHandlerJL);
这里的 IdleStateHandler 是 Netty 自带的处理器，用于监听连接的空闲状态（如读超时）。而解码器和业务处理器通常需要自定义，以适配特定的协议格式和业务逻辑。
创建解码器
解码器是入站数据处理的第一关，通常放在 Pipeline 的最上层。它的作用是将原始的字节流（ByteBuf）转换成业务层易于处理的数据格式（如字符串、POJO对象）。Netty 提供了一些基础解码器（如 JsonObjectDecoder），但对于自定义协议，我们通常需要继承 ByteToMessageDecoder 来实现自己的逻辑。
假设我们需要处理一种固定长度、以16进制传输的协议数据。协议规定，每条消息以固定的起始字节 FB 90 开头，总长度为49字节。解码器需要找到起始位，读取固定长度的字节，并将其转换为16进制字符串供后续处理器使用。
package com.ydhy.platform.decoder;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.handler.codec.ByteToMessageDecoder;
import io.netty.util.ByteProcessor;
import java.util.List;
/**
* DES: 自定义设备消息解码器，处理16进制固定长度协议数据
* @author nodcat
* extend{@link ByteToMessageDecoder}
**/
public class DeviceMessageDecoder extends ByteToMessageDecoder {
/**
* 固定消息长度49字节
*/
private final int frameLength;
/**
* @param frameLength 消息长度 49
*/
public DeviceMessageDecoder(int frameLength) {
this.frameLength = frameLength;
}
/**
* 核心解码方法，按固定起始字节(FB 90)和长度解析数据
*/
@Override
protected void decode(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, ByteBuf byteBuf, List<Object> list) {
// 查找起始字节FB(16进制)的位置
int indexFb = byteBuf.forEachByte(new ByteProcessor.IndexOfProcessor((byte) Integer.parseInt("FB", 16)));
// 查找起始字节90(16进制)的位置
int index90 = byteBuf.forEachByte(new ByteProcessor.IndexOfProcessor((byte) Integer.parseInt("90", 16)));
// 校验起始字节是否连续（FB后紧跟90）
if (indexFb != -1 && index90 != -1) {
if (indexFb == (index90 - 1)) {
// 将读取指针移到起始字节位置
byteBuf.readerIndex(indexFb);
// 校验可读字节数是否满足固定长度要求
if (byteBuf.readableBytes() >= frameLength) {
// 读取固定长度的字节切片（保留引用计数）
ByteBuf slice = byteBuf.readRetainedSlice(frameLength);
byte[] bytes = new byte[frameLength];
// 将切片数据读取到字节数组
slice.readBytes(bytes);
// 转换为16进制字符串并添加到结果列表
list.add(bytesToHexString(bytes));
// 释放切片的引用计数，避免内存泄漏
slice.release();
}
}
}
}
/**
* 工具方法，将字节数组转为大写的16进制字符串
*/
public String bytesToHexString(byte[] bArray) {
StringBuilder sb = new StringBuilder(bArray.length);
String sTemp;
for (byte b : bArray) {
// 与0xFF按位与，避免负数转换异常
sTemp = Integer.toHexString(0xFF & b);
// 补零，确保每个字节对应两位16进制
if (sTemp.length() < 2) {
sb.append(0);
}
sb.append(sTemp.toUpperCase());
}
return sb.toString();
}
}
重写 decode 方法，我们实现了按协议规则查找起始位并截取固定长度数据的功能，最终输出一个长度为98（49*2）的16进制字符串，极大方便了后续的业务处理。在 Pipeline 中添加此解码器时，应确保它位于最前面。
ch.pipeline().addLast(new DeviceMessageDecoder(49));
// 或者使用 addFirst 确保解码器在最上层
// ch.pipeline().addFirst(new DeviceMessageDecoder(49));
事件处理器
事件处理器（Handler）是业务逻辑的核心，负责处理解码后的数据。通常我们继承 SimpleChannelInboundHandler 并重写其关键方法。这可以看作是一个小型的 开源实战 项目，需要你根据业务需求填充逻辑。
读事件处理
这是最主要的业务方法，用于处理接收到的数据。
@Override
public void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
// 这里的 msg 即为解码器处理完成后的数据（例如我们的16进制字符串）
// 可在此实现业务逻辑：解析数据、存储数据库、响应客户端等
}
连接状态事件
用于处理如读超时、写超时等连接状态变化。
@Override
public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
// 处理IdleStateEvent事件，判断读超时并关闭连接
if (evt instanceof IdleStateEvent) {
IdleStateEvent event = (IdleStateEvent) evt;
if (event.state() == IdleState.READER_IDLE) {
ctx.channel().close(); // 读超时关闭连接
}
}
}
通道关闭事件
当连接关闭时触发。
@Override
public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) {
// 通道关闭时调用
// 可在此实现：记录设备离线日志、清理资源等
}
处理器添加事件
当有新的客户端连接，处理器被添加到管道时触发。
@Override
public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
// 当有连接时触发
// 可在此实现：记录设备上线日志、初始化连接参数等
}
处理器移除事件
当客户端断开连接，处理器从管道中移除时触发。
@Override
public void handlerRemoved(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
// 事件处理器移除时触发
// 可在此实现：释放连接相关资源、更新设备状态等
}
将自定义的事件处理器添加到 Pipeline 中，通常放在解码器之后。
// 添加解码器
ch.pipeline().addLast(new DeviceMessageDecoder(49));
// 添加自定义的业务事件处理器
ch.pipeline().addLast("handler", deviceServerHandler);
// 可选：添加编码器（用于出站数据格式转换）
通过重写上述方法，可以实现完整的业务闭环。例如，在 handlerAdded 中记录设备上线，在 channelRead0 中解析数据并存入数据库，在 handlerRemoved 中记录设备下线。
如果需要向客户端发送响应，可以使用 ChannelHandlerContext：
// 响应数据示例
String response = "响应内容";
ByteBuf responseBuf = Unpooled.copiedBuffer(response.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
ctx.channel().writeAndFlush(responseBuf);
总结
通过集成 Netty，我们可以轻松地在 SpringBoot 项目中构建高性能、高可靠的异步网络通信服务，完美应对 自定义协议 的开发需求。这种基于 Reactor 线程模型和 Pipeline 责任链的设计，将复杂的网络通信分解为解码、业务处理、编码等清晰的步骤，极大地提高了代码的可维护性和系统健壮性。
相比于从零手写 Socket 程序，使用 Netty 无疑是更高效、更专业的选择。它妥善处理了 Java NIO 的复杂性，让开发者能更专注于业务逻辑本身。希望这篇实战指南能帮助你快速上手 SpringBoot 与 Netty 的集成开发。如果你对网络编程或高并发架构有更多兴趣，欢迎到 云栈社区 与更多开发者一起交流探讨。
发表于 前天 04:13
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