Java网络通信 —— 序列化问题

Java序列化的目的主要有两个：

1.网络传输

2.对象持久化

当选行远程跨迸程服务调用时，需要把被传输的Java对象编码为字节数组或者ByteBuffer对象。而当远程服务读取到ByteBuffer对象或者字节数组时，需要将其解码为发送时的Java 对象。这被称为Java对象编解码技术。

Java序列化仅仅是Java编解码技术的一种，由于它的种种缺陷，衍生出了多种编解码技术和框架

Java序列化的缺点

Java序列化从JDK1.1版本就已经提供，它不需要添加额外的类库，只需实现java.io.Serializable并生成序列ID即可，因此，它从诞生之初就得到了广泛的应用。

但是在远程服务调用（RPC）时，很少直接使用Java序列化进行消息的编解码和传输，这又是什么原因呢？下面通过分析.Tava序列化的缺点来找出答案。

1  无法跨语言

对于跨进程的服务调用，服务提供者可能会使用C十＋或者其他语言开发，当我们需要和异构语言进程交互时Java序列化就难以胜任。由于Java序列化技术是Java语言内部的私有协议，其他语言并不支持，对于用户来说它完全是黑盒。对于Java序列化后的字节数组，别的语言无法进行反序列化，这就严重阻碍了它的应用。

2  序列化后的码流太大

通过一个实例看下Java序列化后的字节数组大小。

3序列化性能太低

无论是序列化后的码流大小，还是序列化的性能，JDK默认的序列化机制表现得都很差。因此，我们边常不会选择Java序列化作为远程跨节点调用的编解码框架。

序列化 – 内置和第三方的MessagePack实战

内置

Netty内置了对JBoss Marshalling和Protocol Buffers的支持

集成第三方MessagePack实战（LengthFieldBasedFrame详解）

LengthFieldBasedFrame详解

maxFrameLength：表示的是包的最大长度，

lengthFieldOffset：指的是长度域的偏移量，表示跳过指定个数字节之后的才是长度域；

lengthFieldLength：记录该帧数据长度的字段，也就是长度域本身的长度；

lengthAdjustment：长度的一个修正值，可正可负；

initialBytesToStrip：从数据帧中跳过的字节数，表示得到一个完整的数据包之后，忽略多少字节，开始读取实际我要的数据

failFast：如果为true，则表示读取到长度域，TA的值的超过maxFrameLength，就抛出一个 TooLongFrameException，而为false表示只有当真正读取完长度域的值表示的字节之后，才会抛出 TooLongFrameException，默认情况下设置为true，建议不要修改，否则可能会造成内存溢出。

数据包大小: 14B = 长度域2B + "HELLO, WORLD"（单词HELLO+一个逗号+一个空格+单词WORLD）

 

长度域的值为12B(0x000c)。希望解码后保持一样，根据上面的公式,参数应该为：

1. lengthFieldOffset = 0

2. lengthFieldLength = 2

3. lengthAdjustment  无需调整

4. initialBytesToStrip = 0 - 解码过程中，没有丢弃任何数据

 

数据包大小: 14B = 长度域2B + "HELLO, WORLD"

 

长度域的值为12B(0x000c)。解码后，希望丢弃长度域2B字段，所以，只要initialBytesToStrip = 2即可。

1. lengthFieldOffset = 0

2. lengthFieldLength = 2

3. lengthAdjustment  无需调整

4. initialBytesToStrip = 2 解码过程中，丢弃2个字节的数据

 

数据包大小: 14B = 长度域2B + "HELLO, WORLD"。长度域的值为14(0x000E)

 

长度域的值为14(0x000E)，包含了长度域本身的长度。希望解码后保持一样，根据上面的公式，参数应该为：

1. lengthFieldOffset = 0

2. lengthFieldLength = 2

3. lengthAdjustment = -2  因为长度域为14，而报文内容为12，为了防止读取报文超出报文本体，和将长度字段一起读取进来，需要告诉netty，实际读取的报文长度比长度域中的要少2（12-14=-2）

4. initialBytesToStrip = 0 - 解码过程中，没有丢弃任何数据

 

在长度域前添加2个字节的Header。长度域的值(0x00000C) = 12。总数据包长度: 17=Header(2B) + 长度域(3B) + "HELLO, WORLD" 

 

长度域的值为12B(0x000c)。编码解码后，长度保持一致，所以initialBytesToStrip = 0。参数应该为:

1. lengthFieldOffset = 2

2. lengthFieldLength = 3

3. lengthAdjustment = 0无需调整

4. initialBytesToStrip = 0 - 解码过程中，没有丢弃任何数据

 

Header与长度域的位置换了。总数据包长度: 17=长度域(3B) + Header(2B) + "HELLO, WORLD"

 

长度域的值为12B(0x000c)。编码解码后，长度保持一致，所以initialBytesToStrip = 0。参数应该为:

1. lengthFieldOffset = 0

2. lengthFieldLength = 3

3. lengthAdjustment = 2  因为长度域为12，而报文内容为12，但是我们需要把Header的值一起读取进来，需要告诉netty，实际读取的报文内容长度比长度域中的要多2（12+2=14）

4. initialBytesToStrip = 0 - 解码过程中，没有丢弃任何数据

带有两个header。HDR1 丢弃，长度域丢弃，只剩下第二个header和有效包体，这种协议中，一般HDR1可以表示magicNumber，表示应用只接受以该magicNumber开头的二进制数据，rpc里面用的比较多。总数据包长度: 16=HDR1(1B)+长度域(2B) +HDR2(1B) + "HELLO, WORLD"

 

长度域的值为12B(0x000c)

1. lengthFieldOffset = 1 (HDR1的长度)

2. lengthFieldLength = 2

3. lengthAdjustment =1  因为长度域为12，而报文内容为12，但是我们需要把HDR2的值一起读取进来，需要告诉netty，实际读取的报文内容长度比长度域中的要多1（12+1=13）

4. initialBytesToStrip = 3  丢弃了HDR1和长度字段

带有两个header，HDR1 丢弃，长度域丢弃，只剩下第二个header和有效包体。总数据包长度: 16=HDR1(1B)+长度域(2B) +HDR2(1B) + "HELLO, WORLD"

 

长度域的值为16B(0x0010)，长度为2，HDR1的长度为1，HDR2的长度为1，包体的长度为12，1+1+2+12=16。

1. lengthFieldOffset = 1

2. lengthFieldLength = 2

3. lengthAdjustment = -3因为长度域为16，需要告诉netty，实际读取的报文内容长度比长度域中的要 少3（13-16= -3）

4. initialBytesToStrip = 3丢弃了HDR1和长度字段

MessagePack集成