最近用java的new io开发了一套简单的网络协议，在这里我把开发中的一些心得整理一下，总结出一套简单的可以重用的网络协议开发框架，希望能够给初学者一点帮助。

　　网络协议基本的通讯单位是一个一个的消息包。在用socket传输这些包的时，首先要解决的一个问题是如何解决包与包之间的边界问题。socket传输的是流，一个send中发出的消息，在对方不一定在一个recv中收到，可能要多次recv，或者一个recv收到多个send中放出的包。所以必须由应用层协议自己来解决包的定界问题。通常有两种方法，一种是每个包以一个特殊的字符或者字符串来结束，如http协议就是以两个'/n'作为一个消息的结束标记；另一种方法就是，所有的消息都有一个固定长度的消息头，在消息头中指出这条消息的长度。我们的协议是采用第二种方法，这也是大部分协议采用的方法。本文提出的框架也是解决这种协议方式的。

　　java的new io是在j2se1.4引入的，主要引入了buffer这样的概念，发送接受数据都是在buffer上进行，而对于初学者，buffer的操作是比较复杂的，容易出错。所以在这个框架中尽可能的把对于buffer的操作封装起来。

　　框架主要有messageheader, message, messagefactory三个接口，两个类messagechannel, bufferutil，以及一个异常类messageformatexception构成。下面说明这几个接口和类的功能。

　　1. messageheader接口

　　在这样一套网络协议中，总是有一个固定长度的消息头，不同的协议有不同的消息头，但是几乎所有的消息头都定义了本消息的长度和本消息的类型。类型用于识别不同的消息包。类型相同的包，格式都是一样的，可以用同一个java的class来表达。类型不同的包，格式可能相同也可能不同，依赖于协议。接口定义如下：

public interface messageheader { /** * 返回消息类型 */ int getmessagetype(); /** * 返回消息长度 */ int getmessagelength(); /** * 从buffer中提取消息头 */ void buildfrombuffer(bytebuffer buffer); /** * 把消息头放到buffer中 */ void appendtobuffer(bytebuffer buffer); }

　　2. message接口

　　message代表一个消息包。每个消息包有一个消息头。其定义如下：

public interface message { /** * 设置消息头，在messagechannel.receive中调用 */ void setheader(messageheader header); /** * 返回消息头 */ messageheader getheader(); /** * 从buffer中取出消息体 */ void buildbodyfrombuffer(bytebuffer buffer); /** * 把消息体放到buffer中 */ void appendbodytobuffer(bytebuffer buffer); }

　　3. messagefactory接口

　　这个接口封装了所有真正的用于表达消息的类的创建，在messagechannel的receive中调用。这里用了抽象工厂模式。其定义如下：

public interface messagefactory { /** * 返回消息头的字节数 */ int getmessageheaderlength(); /** * 创建一个消息头对象 */ messageheader createmessageheader(); /** * 创建一个消息对象 * @param type 消息类型，从消息头中取得 */ message createmessage(int type); }

　　4. messagechannel类

　　主要功能都在这个类中，用于发送和接收消息，并封装了所有对于buffer的操作。

class messagechannel { /** * 构造方法，要求指明发送缓冲区和接收缓冲区的大小 */ public messagechannel(int receivebuffersize, int sendbuffersize, socketchannel sc, messagefactory mf); /** * 接收一条消息，当消息不完整、收到的消息长度太大（超过接收缓冲区大小）或者不能通过messagefactory创建的消息类型时时抛出messageformatexception。 */ public message receive() throws ioexception, messageformatexception; /** * 发送一条消息 */ public void send(message message) throws ioexception; }

　　5. bufferutil类

　　这是一个utility类，主要功能是从bytebuffer中取得或者放入一个字符串string，不同的协议有不同的字符串处理方法。

class bufferutil { /** * 从buffer取得一个字符串，length为长度 */ static string getstring(bytebuffer buffer, int length); /** * 从buffer取得一个以'/0'结束的字符串，length为最大长度 */ static string getcstring(bytebuffer buffer, int length); /** * 从buffer取得一个变长的字符串，长度用两字节的short类型表示 */ static string getvarstringshortlength(bytebuffer buffer); /** * 从buffer取得一个变长的字符串，长度用四字节的int类型表示 */ static string getvarstringintlength(bytebuffer buffer); /** * 从buffer取得一个变长的字符串，长度用一字节的byte表示 */ static string getvarstringbytelength(); /** * 在buffer中放入一个字符串，length为长度 */ static void putstring(bytebuffer buffer, string str, int length); /** * 在buffer中放入一个字符串，length为最大长度。如果str没有达到最大长度，那么用0填充。 */ static void putcstring(bytebuffer buffer, string str, int length); /** * 在buffer中放入一个字符串，长度用一个short表示 */ static void putvarstringshortlength(bytebuffer buffer); /** * 在buffer中放入一个字符串，长度用一个int表示 */ static void putvarstringintlength(bytebuffer buffer); /** * 在buffer中放入一个字符串，长度用一个byte表示 */ static void putvarstringbytelength(bytebuffer buffer); }

　　目前，这个类没有考虑编码方式，可以对这个类进行扩充。

　　在这个框架中，message.receive是最复杂的部分，下面对该过程的流程进行说明：

　　(1) 根据messagefactory.getmessageheaderlength()返回的消息头长度，接收消息头。

　　(2) 用messagefactory.createmessageheader() 构造消息头，并调用messageheader.buildfrombuffer()取得消息头数据。

　　(3) 根据消息头中的信息，接收消息体

　　(4) 构造消息，并调用message.buildbodyfrombuffer()取得消息体数据。

　　(5) 调用message.setheader()。

　　(6) 返回构造的消息。

　　这其中有一个步骤出错，将抛出messageformatexception。