使用Netty+Nacos+Protobuf制作RPC框架

简介

显现的功能

这个RPC实现了一些基本的功能：

• 使用Netty来进行网络传输，效率比起传统的NIO要高很多。
• 使用单例模式，在Netty获取Channel的过程中，会有一个ChannelProvider去提供Channel单例。
• 使用Nacos作为服务的注册中心，用于管理注册的服务，当客户端请求发过来时，Nacos会寻找合适的服务返回给客户端消费。
• 实现了负载均衡的功能，，客户端对于Nacos返回的服务列表，会使用负载均衡算法，选择一个自己需要的服务加入，目前实现了轮询算法和随机选取算法。
• 加入了心跳检测机制，并不会发送完消息立即结束，而是保持的长连接，提高效率。
• 使用Potobuf作为对象的的序列化工具，实现Netty中的编/解码的功能，提高了效率。
• 实现了钩子函数，当服务端下线的时候会自动去Nacos注销服务。
• 使用CompletableFuture来接受客户端返回的结果。

测试

由于使用Nacos，调试比较简单：
下载好Nacos，无论是win版还是linux版，在官网都有，比较方便；
但是由于Nacos一般都要配置数据库，为了方便测试，可以使用命令先进行单机运行

startup.cmd -m standalone

客户端：

public class NettyTestClient {
    public static void main(String[] args) {
        RpcClient client = new NettyClient(CommonSerializer.PROTOBUF_SERIALIZER);
        RpcClientProxy rpcClientProxy = new RpcClientProxy(client);
        HelloService helloService = rpcClientProxy.getProxy(HelloService.class);
        HelloObject object = new HelloObject(114514, "Client send a Message");
        String res = helloService.hello(object);
        System.out.println(res);
    }
}

服务端：

@ServiceScan
public class NettyTestServer {

    public static void main(String[] args) {
        RpcServer server = new NettyServer("127.0.0.1", 9999, CommonSerializer.PROTOBUF_SERIALIZER);
        server.start();
    }

}

之后会有一个测试结果：
客户端收到信息

服务端收到信息

服务端分析

首先服务端都会实现一个接口：

public interface RpcServer {

    int DEFAULT_SERIALIZER = CommonSerializer.PROTOBUF_SERIALIZER;

    void start();

    <T> void publishService(T service, String serviceName);

}

这个接口通常定义了默认的序列化方法，开始方法，和发布服务的方法。
接着会有一个抽象类去实现这个接口：

AbstractRpcServer

public abstract class AbstractRpcServer implements RpcServer {

    protected Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

    protected String host;
    protected int port;

    protected ServiceRegistry serviceRegistry;
    protected ServiceProvider serviceProvider;

    public void scanServices() {
        String mainClassName = ReflectUtil.getStackTrace();
        Class<?> startClass;
        try {
            startClass = Class.forName(mainClassName);
            if(!startClass.isAnnotationPresent(ServiceScan.class)) {
                logger.error("启动类缺少 @ServiceScan 注解");
                throw new RpcException(RpcError.SERVICE_SCAN_PACKAGE_NOT_FOUND);
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            logger.error("出现未知错误");
            throw new RpcException(RpcError.UNKNOWN_ERROR);
        }
        String basePackage = startClass.getAnnotation(ServiceScan.class).value();
        if("".equals(basePackage)) {
            basePackage = mainClassName.substring(0, mainClassName.lastIndexOf("."));
        }
        Set<Class<?>> classSet = ReflectUtil.getClasses(basePackage);
        for(Class<?> clazz : classSet) {
            if(clazz.isAnnotationPresent(Service.class)) {
                String serviceName = clazz.getAnnotation(Service.class).name();
                Object obj;
                try {
                    obj = clazz.newInstance();
                } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) {
                    logger.error("创建 " + clazz + " 时有错误发生");
                    continue;
                }
                if("".equals(serviceName)) {
                    Class<?>[] interfaces = clazz.getInterfaces();
                    for (Class<?> oneInterface: interfaces){
                        publishService(obj, oneInterface.getCanonicalName());
                    }
                } else {
                    publishService(obj, serviceName);
                    /*
                    这段代码是在判断 Service 注解中的 name 属性是否为空，如果为空，
                    则说明该服务实现类实现了多个接口，并且需要将每个接口都发布成一个独立的服务。
                    所以，代码通过获取该服务实现类的所有接口，然后将每个接口都作为一个独立的服务进行发布。
                    如果 name 属性不为空，则说明只需要将该服务实现类作为一个服务进行发布。
                    此时，代码直接将该服务实现类作为一个服务进行发布。
                     */
                }
            }
        }
    }

    @Override
    public <T> void publishService(T service, String serviceName) {
        serviceProvider.addServiceProvider(service, serviceName);
        serviceRegistry.register(serviceName, new InetSocketAddress(host, port));
    }

}

scanServices 的作用：这段代码是服务扫描的核心实现，它通过获取启动类的信息，获取服务扫描的基础包路径，然后扫描该路径下的所有类，判断是否有@Service注解，如果有，就将该服务发布到注册中心。
具体的实现流程如下：

1. 调用ReflectUtil.getStackTrace()方法获取当前方法调用的栈信息，得到启动类的全限定名。
2. 使用Class.forName()方法加载启动类，判断启动类是否被@ServiceScan注解所标注，如果没有则抛出异常。
3. 获取@ServiceScan注解的参数值，即基础包路径。
4. 调用ReflectUtil.getClasses()方法获取指定包下的所有类，遍历这些类，判断是否被@Service注解所标注。
5. 如果被@Service注解所标注，则获取@Service注解的参数值，即服务名称，如果未指定服务名称，则获取该服务实现类实现的所有接口，并将该服务发布到注册中心。
6. 如果指定了服务名称，则直接将该服务发布到注册中心。

该方法主要的功能就是扫描服务，将服务发布到注册中心，为后续的服务调用提供依据
接着我们来看看这个所需要的注解：

/**
 * 表示一个服务提供类，用于远程接口的实现类
 */
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Service {

    public String name() default "";

}

/**
 * 服务扫描的基包
 */
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface ServiceScan {

    public String value() default "";

}

而上述提到的ReflectUtil这个类是一个比较常见的类，这个类是一个工具类，提供了两个静态方法：getStackTrace(): 返回当前调用栈顶部的类名。利用Java的反射机制，调用 new Throwable().getStackTrace() 方法获取当前调用栈信息，返回调用栈顶部的类名。
getClasses(String packageName): 获取指定包名下所有的类。该方法通过输入一个包名，然后通过反射机制查找该包下的所有类，返回一个 Set<Class<?>> 对象。该方法实现的过程比较复杂，具体过程为：

1. 通过 Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResources(packageDirName) 获取指定包名下的所有资源。
2. 遍历所有资源，如果是文件，则通过递归方式查找该文件夹下所有的类，并将类对象添加到 Set<Class<?>> 集合中。
3. 如果是 Jar 包，则通过 JarFile 对象查找该 Jar 包中的所有类，并将类对象添加到 Set<Class<?>> 集合中。

该工具类可以用于类加载器等需要动态加载类的场景，例如 Spring 框架中的 Bean 加载、RPC 框架中的服务注册等

NettyServer

接着便是这个RPC服务端的逻辑实现：

public class NettyServer extends AbstractRpcServer {
    //同时也继承了serviceRegistry和serviceProvider

    private final CommonSerializer serializer;

    public NettyServer(String host, int port) {
        this(host, port, DEFAULT_SERIALIZER);
    }

    public NettyServer(String host, int port, Integer serializer) {
        this.host = host;
        this.port = port;
        serviceRegistry = new NacosServiceRegistry();
        serviceProvider = new ServiceProviderImpl();
        this.serializer = CommonSerializer.getByCode(serializer);
        scanServices();
    }

    @Override
    public void start() {
        ShutdownHook.getShutdownHook().addClearAllHook();
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {

            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
            serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
                    .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 256)
                    .option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
                    .childOption(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                            pipeline.addLast(new IdleStateHandler(30, 0, 0, TimeUnit.SECONDS))
                                    .addLast(new CommonEncoder(serializer))
                                    .addLast(new CommonDecoder())
                                    .addLast(new NettyServerHandler());
                        }
                    });
            ChannelFuture future = serverBootstrap.bind(host, port).sync();
            future.channel().closeFuture().sync();

        } catch (InterruptedException e) {
            logger.error("启动服务器时有错误发生: ", e);
        } finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }

}

这个类实现了一个基于Netty框架的RPC服务器，它继承了抽象类AbstractRpcServer，并且拥有服务注册表（serviceRegistry）和服务提供者（serviceProvider）的实例。
在构造函数中，传入了服务器的主机名和端口号，以及序列化器（serializer）。在构造函数中还调用了扫描服务的方法scanServices()。
在start()方法中，创建了两个EventLoopGroup，用于处理连接和IO的事件。然后使用ServerBootstrap创建了一个服务端的引导类，通过设置一系列的选项和处理器来配置Netty服务器。其中，ChannelInitializer是一个特殊的处理器，用于在Channel被创建时执行一些初始化操作。在这个ChannelInitializer中，注册了一个IdleStateHandler用于处理空闲连接，以及自定义的编解码器和处理器。
最后，通过调用bind()方法绑定主机名和端口号，并且调用sync()方法等待服务器启动完成。当关闭服务器时，调用shutdownGracefully()方法优雅地关闭EventLoopGroup。
这就是这个类的大体流程，接下来，可以一个个分开来看
其中，NacosServiceRegistry会返回一个服务注册器实例，但是这个实例实际上会调用：

@Override
public void register(String serviceName, InetSocketAddress inetSocketAddress) {
    try {
        NacosUtil.registerService(serviceName, inetSocketAddress);
    } catch (NacosException e) {
        logger.error("注册服务时有错误发生:", e);
        throw new RpcException(RpcError.REGISTER_SERVICE_FAILED);
    }
}

也就是NacosUtil去实现服务注册：

NacosUtil

public class NacosUtil {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(NacosUtil.class);

    private static final NamingService namingService;
    private static final Set<String> serviceNames = new HashSet<>();
    private static InetSocketAddress address;

    private static final String SERVER_ADDR = "127.0.0.1:8848";

    static {
        namingService = getNacosNamingService();
    }

    public static NamingService getNacosNamingService() {
        try {
            return NamingFactory.createNamingService(SERVER_ADDR);
        } catch (NacosException e) {
            logger.error("连接到Nacos时有错误发生: ", e);
            throw new RpcException(RpcError.FAILED_TO_CONNECT_TO_SERVICE_REGISTRY);
        }
    }

    public static void registerService(String serviceName, InetSocketAddress address) throws NacosException {
        namingService.registerInstance(serviceName, address.getHostName(), address.getPort());
        NacosUtil.address = address;
        serviceNames.add(serviceName);

    }

    public static List<Instance> getAllInstance(String serviceName) throws NacosException {
        return namingService.getAllInstances(serviceName);
    }

    public static void clearRegistry() {
        if(!serviceNames.isEmpty() && address != null) {
            String host = address.getHostName();
            int port = address.getPort();
            Iterator<String> iterator = serviceNames.iterator();
            while(iterator.hasNext()) {
                String serviceName = iterator.next();
                try {
                    namingService.deregisterInstance(serviceName, host, port);
                } catch (NacosException e) {
                    logger.error("注销服务 {} 失败", serviceName, e);
                }
            }
        }
    }
}

这是一个Nacos工具类，用于连接到Nacos服务注册中心并与之进行交互。主要包含以下几个方法：

1. getNacosNamingService()方法用于获取NacosNamingService实例。
2. registerService(String serviceName, InetSocketAddress address)方法用于向Nacos注册服务实例，即将提供服务的服务地址和端口注册到Nacos中，以便客户端可以通过服务名称查找到该服务。
3. getAllInstance(String serviceName)方法用于获取指定服务名称下的所有服务实例，返回一个Instance列表。
4. clearRegistry()方法用于清空注册中心中注册的服务实例，即将服务注销。

通过这个工具类，我们可以将服务注册到Nacos服务注册中心，并通过Nacos中心来查找并获取服务实例，以便客户端可以通过服务名称调用相应的服务。

ServiceProviderImpl

而ServiceProviderImpl默认的服务注册表，保存服务端本地服务

public class ServiceProviderImpl implements ServiceProvider {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ServiceProviderImpl.class);

    private static final Map<String, Object> serviceMap = new ConcurrentHashMap<>();
    private static final Set<String> registeredService = ConcurrentHashMap.newKeySet();

    @Override
    public <T> void addServiceProvider(T service, String serviceName) {
        if (registeredService.contains(serviceName)) return;
        registeredService.add(serviceName);
        serviceMap.put(serviceName, service);
        logger.info("向接口: {} 注册服务: {}", service.getClass().getInterfaces(), serviceName);
    }

    @Override
    public Object getServiceProvider(String serviceName) {
        Object service = serviceMap.get(serviceName);
        if (service == null) {
            throw new RpcException(RpcError.SERVICE_NOT_FOUND);
        }
        return service;
    }
}

这是一个服务提供者的默认实现类，它实现了 ServiceProvider 接口中的方法，可以将提供者实例添加到服务注册表中，提供了一种方便地访问服务的方式。在服务注册表中，服务名与服务实例之间的映射关系是使用 ConcurrentHashMap 实现的。它有两个主要方法：

1. addServiceProvider(T service, String serviceName)：将服务提供者添加到服务注册表中，当服务名已经存在于注册表中时，则不进行任何操作。
2. getServiceProvider(String serviceName)：根据服务名从服务注册表中获取相应的服务实例。如果服务不存在，则抛出 RpcException 异常，表示未找到服务。

ShutdownHook

当一个服务开启之后，也会开始一个钩子函数，它的Runtime类会使用getRuntime().addShutdownHook()方法，在服务结束前，注销掉所有的在Nacos的服务：

public class ShutdownHook {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ShutdownHook.class);

    private static final ShutdownHook shutdownHook = new ShutdownHook();

    public static ShutdownHook getShutdownHook() {
        return shutdownHook;
    }

    public void addClearAllHook() {
        logger.info("关闭后将自动注销所有服务");
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {
            NacosUtil.clearRegistry();
            ThreadPoolFactory.shutDownAll();
        }));
    }

}

这个类是一个单例，它提供了一个静态方法getShutdownHook()来获取一个实例。它注册了一个JVM shutdown hook，该hook会在JVM关闭前被执行，清除所有注册到Nacos服务注册中心上的服务和所有线程池。这个类的作用是确保在JVM关闭前执行清除操作，避免可能的资源泄漏和数据一致性问题。

心跳检测

这里在SocketChannel中加入了一个IdleStateHandler，使其具有心跳检测功能
在 Netty 中，IdleStateHandler 是一个用于处理空闲状态的处理器。它可以在 Channel 上检测特定类型的空闲时间，并在这些时间段内未发生读取、写入或读写事件时触发相应的事件。常用的空闲状态类型有三种：READER_IDLE，WRITER_IDLE 和 ALL_IDLE。
IdleStateHandler 可以用于实现心跳机制，可以通过配置空闲时间间隔和触发事件来判断是否需要发送心跳包。它可以被添加到 Netty 的 ChannelPipeline 中，以监视 Channel 上的空闲事件，以便可以采取适当的措施，例如关闭连接或发送心跳消息。

NettyServerHandler

这里也同时添加了一个NettyServerHandler去处理在Channel中发生的时间。
先拿上面的心跳检测为例子，如果收到了一个心跳包，便会打印一条日志，告诉服务端收到了。而在长时间没有收到心跳包后，则会关闭上下文。

public class NettyServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<RpcRequest> {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(NettyServerHandler.class);
    private final RequestHandler requestHandler;

    public NettyServerHandler() {
        this.requestHandler = SingletonFactory.getInstance(RequestHandler.class);
    }

    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, RpcRequest msg) throws Exception {
        try {
            if(msg.getHeartBeat()) {
                logger.info("接收到客户端心跳包...");
                return;
            }
            logger.info("服务器接收到请求: {}", msg);
            Object result = requestHandler.handle(msg);
            if (ctx.channel().isActive() && ctx.channel().isWritable()) {
                ctx.writeAndFlush(RpcResponse.success(result, msg.getRequestId()));
            } else {
                logger.error("通道不可写");
            }
        } finally {
            ReferenceCountUtil.release(msg);
        }
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        logger.error("处理过程调用时有错误发生:");
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }

    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
        if (evt instanceof IdleStateEvent) {
            IdleState state = ((IdleStateEvent) evt).state();
            if (state == IdleState.READER_IDLE) {
                logger.info("长时间未收到心跳包，断开连接...");
                ctx.close();
            }
        } else {
            super.userEventTriggered(ctx, evt);
        }
    }

}

SimpleChannelInboundHandler 是 Netty 中的一个基础类，实现了 ChannelInboundHandler 接口。它主要用于处理入站事件，即从对等端接收到的数据或状态更改事件，例如对等端连接或断开连接。与 ChannelInboundHandlerAdapter 不同的是，SimpleChannelInboundHandler 可以自动释放资源，因此不需要显示地调用 ReferenceCountUtil.release() 释放资源。
当数据从远程节点传入时，SimpleChannelInboundHandler 将自动将其转换为指定类型的对象，并在调用 channelRead0() 方法时向你提供该对象，你只需要处理传入的数据。可以使用这个类来构建各种应用程序，例如聊天应用程序、游戏服务器、文件传输应用程序等。
而这里的requestHandler是一个单例，表示全程都使用这个单例去处理请求，这样就不会浪费大量的资源去重复创建实例。

RequestHandler

public class RequestHandler {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RequestHandler.class);
    private static final ServiceProvider serviceProvider;

    static {
        serviceProvider = new ServiceProviderImpl();
    }

    public Object handle(RpcRequest rpcRequest) {
        Object service = serviceProvider.getServiceProvider(rpcRequest.getInterfaceName());
        return invokeTargetMethod(rpcRequest, service);
    }

    private Object invokeTargetMethod(RpcRequest rpcRequest, Object service) {
        Object result;
        try {
            Method method = service.getClass().getMethod(rpcRequest.getMethodName(), rpcRequest.getParamTypes());
            result = method.invoke(service, rpcRequest.getParameters());
            logger.info("服务:{} 成功调用方法:{}", rpcRequest.getInterfaceName(), rpcRequest.getMethodName());
        } catch (NoSuchMethodException | IllegalAccessException | InvocationTargetException e) {
            return RpcResponse.fail(ResponseCode.METHOD_NOT_FOUND, rpcRequest.getRequestId());
        }
        return result;
    }

}

这个RequestHandler使用的方法不多，最为主要的方法还是：
:::info
result = method.invoke(service, rpcRequest.getParameters());
:::
这个方法会调用Method实例的invoke方法，去执行相应的请求。
在Java中，Method类是反射机制的一部分，它代表一个类中的一个方法。可以使用Method类来获取关于方法的信息，如方法名、参数列表、返回类型、修饰符等，并且可以使用Method类来调用该方法。Method类提供了许多用于获取和调用方法的方法，如invoke()、getName()、getParameterTypes()、getReturnType()等。反射机制中的Method类可以使得在运行时动态地获取和调用类中的方法。

编解码器

编解码器可以说是整个RPC框架中最为重要的一部分，那么RPC为什么需要编解码器呢？
因为在RPC通信过程中，数据需要在网络中传输。在不同的计算机之间通信需要将对象序列化为字节流，传输完成后再反序列化为对象。编解码器的作用就是将对象序列化和反序列化的过程封装起来，让开发者可以更方便地进行通信。在Netty中，SimpleChannelInboundHandler类可以自动完成消息的解码和编码，大大简化了编解码器的编写过程。
那为什么不用直接用序列化？
虽然序列化可以将对象转换成字节流进行网络传输，但是它并不能满足RPC的需求。
RPC需要一个通用的方式来序列化和反序列化各种类型的消息，包括基本数据类型、复合数据类型和自定义类型等。而不同的序列化实现可能只支持特定的类型或数据格式，因此无法满足这个需求。
此外，RPC需要支持不同的编解码器，以便兼容不同的协议和框架。使用编解码器可以使得不同的实现之间相互兼容，也方便进行协议升级和兼容性处理。
因此，编解码器是RPC中必不可少的组件，它能够实现通用的序列化和反序列化，同时兼容不同的协议和框架，满足RPC的需求。

编码器

MessageToByteEncoder 是 Netty 提供的编码器抽象类，用于将消息转换为字节流进行网络传输。在 Netty 应用中，可以使用它将自定义的消息对象编码为二进制数据，以便通过网络进行传输。
实现 MessageToByteEncoder 需要重写 encode() 方法，该方法会在消息被写入通道前被自动调用。在 encode() 方法中，我们需要将消息对象转换为字节流，并将字节流写入到 ByteBuf 中。写入到 ByteBuf 中的字节流会在后续的 ChannelHandler 中被传递，最终通过网络传输到远程节点。
MessageToByteEncoder 中还提供了一些辅助方法，如 writeXXX() 系列方法可以将不同类型的数据写入到 ByteBuf 中，以及提供了一些钩子方法，可以在编码过程中对消息进行处理，比如对消息进行压缩、加密等操作。
总之，MessageToByteEncoder 是 Netty 提供的编码器抽象类，通过继承它可以实现自定义的消息编码器。
CommonEncoder继承了MessageToByteEncoder

public class CommonEncoder extends MessageToByteEncoder {

    private static final int MAGIC_NUMBER = 0xCAFEBABE;

    private final CommonSerializer serializer;

    public CommonEncoder(CommonSerializer serializer) {
        this.serializer = serializer;
    }

    @Override
    protected void encode(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ByteBuf out) throws Exception {
        out.writeInt(MAGIC_NUMBER);
        if (msg instanceof RpcRequest) {
            out.writeInt(PackageType.REQUEST_PACK.getCode());
        } else {
            out.writeInt(PackageType.RESPONSE_PACK.getCode());
        }
        out.writeInt(serializer.getCode());
        byte[] bytes = serializer.serialize(msg);
        out.writeInt(bytes.length);
        out.writeBytes(bytes);
    }

}

这是一个 Netty 中的编码器类，用于将消息对象转换为二进制字节流，以便在网络上进行传输。在 RPC 中，消息通常是由客户端和服务端之间相互传递的。因为在不同的机器之间传递数据时，需要将数据序列化为二进制流，才能在网络中传输。但是，不同的序列化方式可能具有不同的数据格式和协议，所以需要使用编解码器来统一数据格式和协议。这个类实现了 Netty 中的 MessageToByteEncoder 类，并将消息对象编码为二进制流，遵循了一个特定的协议，包括一个魔数、消息类型、序列化方式、消息长度和消息内容。其中，魔数用于识别协议版本，消息类型用于标识消息是请求还是响应，序列化方式用于指定消息内容的序列化方式，消息长度用于指定消息内容的长度，消息内容就是序列化后的消息体。这个类是 RPC 通信中必不可少的一部分。

解码器

ReplayingDecoder是Netty提供的一种特殊类型的解码器。与普通解码器不同，ReplayingDecoder可以在缓冲区数据不足时进行暂停，并在数据可用时恢复处理，而不是等待缓冲区填满。
具体来说，ReplayingDecoder类通过继承ByteToMessageDecoder类并使用状态机模式实现。状态机模式通过在每个状态中重写decode()方法来定义不同的处理行为。当状态更改时，它将转移到下一个状态，直到解码完成为止。
ReplayingDecoder的主要作用是简化解码器的实现，尤其是对于一些不确定数据长度的解码器。通过使用ReplayingDecoder，可以避免手动跟踪缓冲区中的字节数，从而减少出错的可能性。同时，ReplayingDecoder还可以提供更好的性能，因为它只需要处理缓冲区中实际可用的数据，而不是缓冲区中的所有数据
CommonDecoder继承了ReplayingDecoder

public class CommonDecoder extends ReplayingDecoder {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CommonDecoder.class);
    private static final int MAGIC_NUMBER = 0xCAFEBABE;

    @Override
    protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
        int magic = in.readInt();
        if (magic != MAGIC_NUMBER) {
            logger.error("不识别的协议包: {}", magic);
            throw new RpcException(RpcError.UNKNOWN_PROTOCOL);
        }
        int packageCode = in.readInt();
        Class<?> packageClass;
        if (packageCode == PackageType.REQUEST_PACK.getCode()) {
            packageClass = RpcRequest.class;
        } else if (packageCode == PackageType.RESPONSE_PACK.getCode()) {
            packageClass = RpcResponse.class;
        } else {
            logger.error("不识别的数据包: {}", packageCode);
            throw new RpcException(RpcError.UNKNOWN_PACKAGE_TYPE);
        }
        int serializerCode = in.readInt();
        CommonSerializer serializer = CommonSerializer.getByCode(serializerCode);
        if (serializer == null) {
            logger.error("不识别的反序列化器: {}", serializerCode);
            throw new RpcException(RpcError.UNKNOWN_SERIALIZER);
        }
        int length = in.readInt();
        byte[] bytes = new byte[length];
        in.readBytes(bytes);
        Object obj = serializer.deserialize(bytes, packageClass);
        out.add(obj);
    }

}

这个类是一个Netty解码器，用于将字节流转换为对象。具体来说，它的作用是将从网络中接收到的字节流解码为指定的Java对象，以供后续处理。
在方法decode()中，它首先读取一个整数值，如果它不等于预定义的一个常量值，就会抛出一个RpcException异常，这表示该字节流不是正确的RPC协议包。接下来，它读取协议包类型和序列化器类型，并检查它们是否为预期值，否则将抛出异常。然后，它读取字节流的长度，并将剩余的字节读入到字节数组中。最后，它使用指定的序列化器将字节流反序列化为预期的Java对象，并将其添加到输出列表中

Protobuf

Protocol Buffers（简称protobuf）是一种轻便高效的数据序列化格式，由Google开发。它与XML和JSON等格式相比，具有更小的数据体积和更快的解析速度，同时也可以生成各种编程语言的代码，从而方便了跨语言的数据交换和通信。在Java中，我们可以通过使用Protobuf库来实现Protobuf的序列化和反序列化。

public class ProtobufSerializer implements CommonSerializer {

    private LinkedBuffer buffer = LinkedBuffer.allocate(LinkedBuffer.DEFAULT_BUFFER_SIZE);
    private Map<Class<?>, Schema<?>> schemaCache = new ConcurrentHashMap<>();

    @Override
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public byte[] serialize(Object obj) {
        Class clazz = obj.getClass();
        Schema schema = getSchema(clazz);
        byte[] data;
        try {
            data = ProtostuffIOUtil.toByteArray(obj, schema, buffer);
        } finally {
            buffer.clear();
        }
        return data;
    }

    @Override
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public Object deserialize(byte[] bytes, Class<?> clazz) {
        Schema schema = getSchema(clazz);
        Object obj = schema.newMessage();
        ProtostuffIOUtil.mergeFrom(bytes, obj, schema);
        return obj;
    }

    @Override
    public int getCode() {
        return SerializerCode.valueOf("PROTOBUF").getCode();
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    private Schema getSchema(Class clazz) {
        Schema schema = schemaCache.get(clazz);
        if (Objects.isNull(schema)) {
            // 这个schema通过RuntimeSchema进行懒创建并缓存
            // 所以可以一直调用RuntimeSchema.getSchema(),这个方法是线程安全的
            schema = RuntimeSchema.getSchema(clazz);
            if (Objects.nonNull(schema)) {
                schemaCache.put(clazz, schema);
            }
        }
        return schema;
    }

}

这是一个实现了CommonSerializer接口的类，用于将Java对象序列化为Protobuf格式的字节数组，或者将字节数组反序列化为Java对象。
具体来说，该类中的serialize方法将一个Java对象序列化为Protobuf格式的字节数组，实现过程如下：

1. 获取对象的类类型Class clazz。
2. 通过getSchema方法获取该类对应的Schema对象。
3. 使用该Schema对象和LinkedBuffer对象调用ProtostuffIOUtil.toByteArray方法将Java对象序列化为字节数组。
4. 最后清空LinkedBuffer对象并返回序列化后的字节数组。

而deserialize方法则是将字节数组反序列化为Java对象：

1. 获取对象的类类型Class clazz。
2. 通过getSchema方法获取该类对应的Schema对象。
3. 调用schema.newMessage()创建一个该类的空对象。
4. 使用字节数组和Schema对象调用ProtostuffIOUtil.mergeFrom方法将字节数组反序列化为Java对象并返回。

同时，为了提高性能，该类中使用了缓存机制，通过ConcurrentHashMap缓存Schema对象，以便在下次序列化或反序列化时能够更快地获取Schema对象，避免了重复创建的开销。

在具体的分析下面类的作用：

LinkedBuffer

LinkedBuffer是Protostuff序列化库中的一个类，用于在序列化过程中存储数据。它是一个基于链表的动态缓存区，它会自动根据当前写入数据的大小来调整缓存区的大小。
具体来说，LinkedBuffer维护了一个字节数组（即缓存区），一个指向缓存区首部的指针和一个指向缓存区尾部的指针。当我们往缓存区写入数据时，LinkedBuffer会先检查当前剩余的空间是否足够，如果不够则会自动扩展缓存区。扩展时会新建一个更大的缓存区，并将当前缓存区中的数据复制到新缓存区中，然后将新缓存区设置为当前缓存区。
LinkedBuffer使用链表来管理多个缓存区，每次扩展时都会新建一个缓存区并添加到链表尾部。这样做的好处是可以避免频繁的内存分配和拷贝，从而提高序列化性能。
在上面的代码中，LinkedBuffer被用于在ProtobufSerializer类中序列化对象时存储数据。当我们调用ProtostuffIOUtil.toByteArray()方法将一个对象序列化为字节数组时，需要传入一个LinkedBuffer对象作为参数，这个对象会在序列化过程中被自动扩展。当序列化完成后，我们需要手动调用LinkedBuffer.clear()方法清空缓存区，以便下次使用。

Schema

在 Protobuf 序列化中，Schema 是一个用于描述消息结构的类，类似于 Java 对象中的 Class。Schema 类的实例提供了一些方法来获取消息的字段和类型信息，从而可以将消息序列化和反序列化为二进制数据。
在使用 Protobuf 进行序列化时，我们需要为每个消息类创建一个 Schema 对象，并将其缓存起来以供重复使用。这样可以提高序列化和反序列化的效率，避免重复创建和解析 Schema 对象。
在上面提供的 ProtobufSerializer 类中，getSchema 方法用于获取指定类型的 Schema 对象。如果缓存中已经存在该类型的 Schema 对象，则直接返回；否则，使用 RuntimeSchema.getSchema 方法创建一个新的 Schema 对象，并将其存入缓存中。这样，在序列化和反序列化时，就可以直接使用缓存中的 Schema 对象，提高了性能。

ProtostuffIOUtil

ProtostuffIOUtil是Protostuff序列化框架中的一个工具类，主要提供了将Java对象序列化成byte数组和将byte数组反序列化成Java对象的功能。
它提供了以下主要的静态方法：

• toByteArray(T message, Schema schema, LinkedBuffer buffer)：将一个Java对象序列化成byte数组。
• fromByteArray(byte[] data, T message, Schema schema)：将一个byte数组反序列化成Java对象。
• mergeFrom(byte[] data, T message, Schema schema)：将一个byte数组中的数据合并到一个Java对象中。

其中，Schema是Protostuff序列化框架中的一个关键接口，用于描述Java对象的序列化格式。而LinkedBuffer则是一个可扩容的缓冲区，用于存储序列化后的数据。在使用Protostuff进行序列化时，可以通过LinkedBuffer.allocate()方法创建一个缓冲区，用于存储序列化后的数据。

RuntimeSchema

RuntimeSchema是Protostuff库的一个类，它提供了将Java类转换为Protobuf格式的Schema的功能。在使用Protobuf进行序列化和反序列化时，需要提供一个Schema来指定序列化的字段、类型等信息。RuntimeSchema的作用就是根据Java类的结构生成一个对应的Schema。
通常情况下，使用Protobuf进行序列化和反序列化时，需要手动定义一个Proto文件来描述消息的结构。而使用RuntimeSchema，可以将Java类当作Proto文件来使用，它会自动生成一个对应的Schema。
需要注意的是，由于RuntimeSchema是在运行时生成的，因此会对性能产生一定影响。在高性能场景中，建议使用预编译的Proto文件来进行序列化和反序列化。

客户端分析

要实现客户端的逻辑，最基本的就是要实现动态代理：
InvocationHandler 是 Java 标准库中的一个接口，它用于实现动态代理。
动态代理是一种运行时生成代理对象的技术。使用动态代理可以在运行时动态地创建一个实现特定接口的代理类，这个代理类可以将所有方法调用委托给指定的对象或方法。在委托调用前或调用后，代理类可以执行额外的逻辑，例如统计方法调用次数、记录方法调用日志等。
InvocationHandler 接口定义了一个方法 invoke，该方法会在代理类每次调用方法时被调用。该方法有三个参数：

1. proxy：代理对象
2. method：被调用的方法
3. args：被调用方法的参数列表

invoke 方法的返回值是 Object 类型，它表示被调用方法的返回值。因此，当我们想要使用动态代理技术时，需要实现 InvocationHandler 接口并重写 invoke 方法，来控制代理类如何处理方法调用

RpcClientProxy

RpcClientProxy 将实现 InvocationHandler 接口

public class RpcClientProxy implements InvocationHandler {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RpcClientProxy.class);

    private final RpcClient client;

    public RpcClientProxy(RpcClient client) {
        this.client = client;
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public <T> T getProxy(Class<T> clazz) {
        return (T) Proxy.newProxyInstance(clazz.getClassLoader(), new Class<?>[]{clazz}, this);
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) {
        logger.info("调用方法: {}#{}", method.getDeclaringClass().getName(), method.getName());
        RpcRequest rpcRequest = new RpcRequest(UUID.randomUUID().toString(), method.getDeclaringClass().getName(),
                method.getName(), args, method.getParameterTypes(), false);
        RpcResponse rpcResponse = null;
        if (client instanceof NettyClient) {
            try {
                CompletableFuture<RpcResponse> completableFuture = (CompletableFuture<RpcResponse>) client.sendRequest(rpcRequest);
                rpcResponse = completableFuture.get();
            } catch (Exception e) {
                logger.error("方法调用请求发送失败", e);
                return null;
            }
        }
        if (client instanceof SocketClient) {
            rpcResponse = (RpcResponse) client.sendRequest(rpcRequest);
        }
        RpcMessageChecker.check(rpcRequest, rpcResponse);
        return rpcResponse.getData();
    }
}

这段代码定义了一个远程调用的客户端代理类RpcClientProxy，实现了InvocationHandler接口，用于生成一个远程服务接口的代理对象。其中，RpcClient是一个抽象类，NettyClient和SocketClient分别是其子类，用于不同的网络传输方式进行远程调用。
该类中的getProxy方法，使用了Java动态代理技术，生成了一个实现了远程服务接口的代理对象，该代理对象的所有方法调用都会被拦截并转化为远程调用，从而实现了RPC远程调用的透明化。
在invoke方法中，通过封装一个RpcRequest对象来表示对远程服务的调用，并通过客户端发送请求获取到返回结果RpcResponse，最后将返回结果中的数据返回给调用方。在发送远程调用请求之前，还进行了一些简单的参数检查，确保请求的正确性和完整性。

NettyClient

public class NettyClient implements RpcClient {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(NettyClient.class);
    private static final EventLoopGroup group;
    private static final Bootstrap bootstrap;

    static {
        group = new NioEventLoopGroup();
        bootstrap = new Bootstrap();
        bootstrap.group(group)
                .channel(NioSocketChannel.class);
    }

    private final ServiceDiscovery serviceDiscovery;
    private final CommonSerializer serializer;

    private final UnprocessedRequests unprocessedRequests;

    public NettyClient() {
        this(DEFAULT_SERIALIZER, new RandomLoadBalancer());
    }
    public NettyClient(LoadBalancer loadBalancer) {
        this(DEFAULT_SERIALIZER, loadBalancer);
    }
    public NettyClient(Integer serializer) {
        //随机轮询策略来进行负载均衡
        this(serializer, new RandomLoadBalancer());
    }
    public NettyClient(Integer serializer, LoadBalancer loadBalancer) {
        //另一个构造方法，表示自定义负载均衡策略

        //注入服务发现
        this.serviceDiscovery = new NacosServiceDiscovery(loadBalancer);
        //序列化器
        this.serializer = CommonSerializer.getByCode(serializer);
        //保留意见
        this.unprocessedRequests = SingletonFactory.getInstance(UnprocessedRequests.class);
    }

    @Override
    public CompletableFuture<RpcResponse> sendRequest(RpcRequest rpcRequest) {
        if (serializer == null) {
            logger.error("未设置序列化器");
            throw new RpcException(RpcError.SERIALIZER_NOT_FOUND);
        }
        CompletableFuture<RpcResponse> resultFuture = new CompletableFuture<>();
        try {
            InetSocketAddress inetSocketAddress = serviceDiscovery.lookupService(rpcRequest.getInterfaceName());
            Channel channel = ChannelProvider.get(inetSocketAddress, serializer);
            if (!channel.isActive()) {
                group.shutdownGracefully();
                return null;
            }
            unprocessedRequests.put(rpcRequest.getRequestId(), resultFuture);
            channel.writeAndFlush(rpcRequest).addListener((ChannelFutureListener) future1 -> {
                if (future1.isSuccess()) {
                    logger.info(String.format("客户端发送消息: %s", rpcRequest.toString()));
                } else {
                    future1.channel().close();
                    resultFuture.completeExceptionally(future1.cause());
                    logger.error("发送消息时有错误发生: ", future1.cause());
                }
            });
        } catch (InterruptedException e) {
            unprocessedRequests.remove(rpcRequest.getRequestId());
            logger.error(e.getMessage(), e);
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
        return resultFuture;
    }

}

这段代码定义了一个基于Netty的RPC客户端，实现了RpcClient接口，并且封装了发送请求的具体细节。
在类的静态代码块中，创建了一个EventLoopGroup和一个Bootstrap对象，用于配置Netty客户端。EventLoopGroup是处理事件循环的抽象类，Bootstrap则是用于客户端引导的类。在其中使用了NioEventLoopGroup和NioSocketChannel类来实现NIO客户端，这里用到了Netty的API。
接着在类的构造方法中，初始化了一个服务发现对象和一个序列化器对象。服务发现对象是用于从服务注册中心获取服务地址的。序列化器对象是用于将请求和响应对象序列化和反序列化的，该类的序列化器可以通过传入参数来选择使用哪种类型的序列化器。
在sendRequest方法中，首先判断序列化器是否为空，如果为空则抛出异常。然后通过服务发现对象获取到远程服务的地址，根据地址获取一个Channel对象，ChannelProvider.get方法会返回一个新的Channel或者已有的Channel，如果没有就会创建一个新的Channel。在获取到Channel对象后，使用Netty的writeAndFlush方法将请求对象发送到服务端，使用addListener添加一个ChannelFutureListener监听器，可以在发送成功或失败时执行相应的操作，如打印日志或者回调。发送请求时还将该请求的请求ID和响应结果对应的CompletableFuture对象存储到一个全局的UnprocessedRequests对象中。
最后，sendRequest方法返回一个CompletableFuture对象，用于异步等待响应结果。在响应结果到达时，UnprocessedRequests对象会将响应结果的CompletableFuture对象取出并使用complete方法设置结果。而调用sendRequest方法的线程会在CompletableFuture对象的get方法上阻塞，直到CompletableFuture对象的complete方法被调用为止，然后会返回响应结果。
接着我们一步步看这个客户端有哪些用到的类：

负载均衡

负载均衡会共用一个接口：

public interface LoadBalancer {

    Instance select(List<Instance> instances);

}

然后有着其对应的实现。
随机策略：

public class RandomLoadBalancer implements LoadBalancer {

    @Override
    public Instance select(List<Instance> instances) {
        return instances.get(new Random().nextInt(instances.size()));
    }

}

轮询策略：

public class RoundRobinLoadBalancer implements LoadBalancer {

    private int index = 0;

    @Override
    public Instance select(List<Instance> instances) {
        if(index >= instances.size()) {
            index %= instances.size();
        }
        return instances.get(index++);
    }

}

但是可以看到，无论是哪一种策略，都是要先获取到Instance实例，然后使用相应的负载均衡策略，那么这个实例，则是Nacos包提供的一个类，那么我们也自然需要一个Nacos方法来提供。

NacosServiceDiscovery

服务发现类，同时也对上述的负载均衡做出了解释。

public class NacosServiceDiscovery implements ServiceDiscovery {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(NacosServiceDiscovery.class);

    private final LoadBalancer loadBalancer;

    public NacosServiceDiscovery(LoadBalancer loadBalancer) {
        if(loadBalancer == null) this.loadBalancer = new RandomLoadBalancer();
        else this.loadBalancer = loadBalancer;
    }

    @Override
    public InetSocketAddress lookupService(String serviceName) {
        try {
            List<Instance> instances = NacosUtil.getAllInstance(serviceName);
            if(instances.size() == 0) {
                logger.error("找不到对应的服务: " + serviceName);
                throw new RpcException(RpcError.SERVICE_NOT_FOUND);
            }
            Instance instance = loadBalancer.select(instances);
            return new InetSocketAddress(instance.getIp(), instance.getPort());
        } catch (NacosException e) {
            logger.error("获取服务时有错误发生:", e);
        }
        return null;
    }

}

这段代码定义了一个 NacosServiceDiscovery 类，实现了 ServiceDiscovery 接口，主要用于在基于 Nacos 注册中心的服务发现中获取服务地址。具体作用如下：

1. NacosServiceDiscovery 类有一个构造方法，用于初始化负载均衡策略，如果未指定，则默认使用随机负载均衡策略。
2. lookupService 方法用于获取指定服务名对应的 InetSocketAddress，通过调用 NacosUtil 工具类获取所有的服务实例，然后使用负载均衡策略选择一个实例，最终返回该实例的地址信息。
3. 如果找不到对应的服务，则会抛出 RpcException 异常，并记录错误日志。

总之，该类用于实现基于 Nacos 注册中心的服务发现功能，可以根据服务名从注册中心获取服务实例并进行负载均衡选择，返回可用的服务地址。

UnprocessedRequests

这个类名为 UnprocessedRequests，用于处理未处理的RPC请求。同时也是更好的控制数据的获取，因为如果使用Netty自带的阻塞获取方法，太过于复杂了。

public class UnprocessedRequests {

    private static ConcurrentHashMap<String, CompletableFuture<RpcResponse>> unprocessedResponseFutures = new ConcurrentHashMap<>();

    public void put(String requestId, CompletableFuture<RpcResponse> future) {
        unprocessedResponseFutures.put(requestId, future);
    }

    public void remove(String requestId) {
        unprocessedResponseFutures.remove(requestId);
    }

    public void complete(RpcResponse rpcResponse) {
        CompletableFuture<RpcResponse> future = unprocessedResponseFutures.remove(rpcResponse.getRequestId());
        if (null != future) {
            future.complete(rpcResponse);
        } else {
            throw new IllegalStateException();
        }
    }
}

在这个类中，使用了一个静态的 ConcurrentHashMap 对象，用于存储未处理的RPC请求。
其中，Key 值为请求的ID，Value 值为一个 CompletableFuture 对象，用于异步获取 RPC 响应结果。
这可以用来记录客户端发送的请求并等待响应。主要包含以下方法：

1. put(String requestId, CompletableFuture future)：将请求 ID 和对应的 CompletableFuture 存储到 ConcurrentHashMap 中。
2. remove(String requestId)：从 ConcurrentHashMap 中删除指定的请求 ID。
3. complete(RpcResponse rpcResponse)：根据响应中的请求 ID 找到对应的 CompletableFuture 并将响应数据传递给它。如果没有找到对应的 CompletableFuture，则抛出 IllegalStateException 异常。

这个类的作用是确保客户端发送的每个请求都有一个对应的 CompletableFuture 实例，用来等待服务器响应。在客户端收到服务器响应后，可以使用 UnprocessedRequests.complete() 方法将响应数据传递给对应的 CompletableFuture。这种机制使得客户端可以异步发送请求并等待响应，而不需要阻塞线程。

CompletableFuture

CompletableFuture类是Java8引入的一个异步编程工具，用于处理异步操作的结果。它提供了一些方法来处理异步任务的结果，例如将结果传递给下一个任务，等待任务完成，组合多个任务等。
在异步编程中，通常会使用回调函数来处理异步任务的结果，但这种方式会使代码变得冗长且难以维护。CompletableFuture类的出现，使得异步编程变得更加简单和可读。
CompletableFuture类有以下几个主要特点：

1. 可以将一个异步操作的结果传递给下一个操作，这种操作被称为”组合”。
2. 可以等待一个异步操作的结果，并在操作完成后执行一些操作，例如打印日志、释放资源等。
3. 可以在多个异步操作完成后执行一些操作，例如将它们的结果组合起来，计算它们的平均值等。
4. 可以通过异常处理机制来处理异步操作中的异常。

使用CompletableFuture类，可以更加方便地处理异步任务，提高代码的可读性和可维护性。同时，它也是Java并发编程中非常有用的工具之一。

ChannelProvider

这段代码实现了一个用于获取客户端 Channel 的工具类 ChannelProvider。它维护了一个 Map 类型的 channels 成员变量，用于缓存已经连接的 Channel 对象，通过 get 方法获取指定地址的 Channel 对象。

1. 在 get 方法中，首先根据地址和序列化器生成 key，从 channels 缓存中查找是否已有对应的 Channel 对象。如果有，就返回已有的 Channel 对象；如果没有，就通过 bootstrap 进行连接。在连接成功后，将新建的 Channel 对象存入 channels 缓存，并返回该对象。如果连接失败，返回 null。
2. 在 connect 方法中，通过 CompletableFuture 异步获取连接结果。在连接成功后，将 Channel 对象作为 CompletableFuture 的返回值。
3. initializeBootstrap 方法则初始化 Bootstrap 对象，并设置一些常用的参数，如连接超时时间、是否启用 TCP 底层心跳机制等。

ChannelProvider 为客户端连接提供了一个通用的方法，简化了客户端连接的过程，提高了代码的复用性。

public class ChannelProvider {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ChannelProvider.class);
    private static EventLoopGroup eventLoopGroup;
    private static Bootstrap bootstrap = initializeBootstrap();

    private static Map<String, Channel> channels = new ConcurrentHashMap<>();

    public static Channel get(InetSocketAddress inetSocketAddress, CommonSerializer serializer) throws InterruptedException {
        String key = inetSocketAddress.toString() + serializer.getCode();
        if (channels.containsKey(key)) {
            Channel channel = channels.get(key);
            if(channels != null && channel.isActive()) {
                return channel;
            } else {
                channels.remove(key);
            }
        }
        bootstrap.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
            @Override
            protected void initChannel(SocketChannel ch) {
                /*自定义序列化编解码器*/
                // RpcResponse -> ByteBuf
                ch.pipeline().addLast(new CommonEncoder(serializer))
                        .addLast(new IdleStateHandler(0, 5, 0, TimeUnit.SECONDS))
                        .addLast(new CommonDecoder())
                        .addLast(new NettyClientHandler());
            }
        });
        Channel channel = null;
        try {
            channel = connect(bootstrap, inetSocketAddress);
        } catch (ExecutionException e) {
            logger.error("连接客户端时有错误发生", e);
            return null;
        }
        channels.put(key, channel);
        return channel;
    }

    private static Channel connect(Bootstrap bootstrap, InetSocketAddress inetSocketAddress) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Channel> completableFuture = new CompletableFuture<>();
        bootstrap.connect(inetSocketAddress).addListener((ChannelFutureListener) future -> {
            if (future.isSuccess()) {
                logger.info("客户端连接成功!");
                completableFuture.complete(future.channel());
            } else {
                throw new IllegalStateException();
            }
        });
        return completableFuture.get();
    }

    private static Bootstrap initializeBootstrap() {
        eventLoopGroup = new NioEventLoopGroup();
        Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
        bootstrap.group(eventLoopGroup)
                .channel(NioSocketChannel.class)
                //连接的超时时间，超过这个时间还是建立不上的话则代表连接失败
                .option(ChannelOption.CONNECT_TIMEOUT_MILLIS, 5000)
                //是否开启 TCP 底层心跳机制
                .option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
                //TCP默认开启了 Nagle 算法，该算法的作用是尽可能的发送大数据快，减少网络传输。TCP_NODELAY 参数的作用就是控制是否启用 Nagle 算法。
                .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true);
        return bootstrap;
    }

}

更详细一点的说：
这段代码实现了一个用于获取Netty客户端Channel的工具类ChannelProvider。它提供了一个get方法，该方法接收一个InetSocketAddress类型的参数和一个序列化器CommonSerializer，用于获取与指定服务提供者（IP地址和端口号）之间的连接。该方法首先将InetSocketAddress和序列化器的编码方式作为key，从Map中查找已有的Channel。如果找到的Channel是可用的，那么直接返回这个Channel。如果找到的Channel不可用，那么将它从Map中删除。接下来创建一个新的Channel，该Channel使用了上述编码方式进行了初始化，并且连接到了指定的服务提供者，最后将新创建的Channel保存到Map中。
在ChannelProvider类中，包含了一个静态的EventLoopGroup类型的变量eventLoopGroup和一个静态的Bootstrap类型的变量bootstrap。在类初始化时，这些变量被初始化为一个NioEventLoopGroup和一个Bootstrap实例。Bootstrap实例会初始化连接到远程服务提供者的客户端的参数，包括TCP连接、超时时间、TCP底层心跳机制等。这就是Channel的模板，创建一次就好了，不用每次都创建一次，这样可以很好的减少代码冗余和提高复用性。

• get()方法是ChannelProvider的主要方法。它接收一个InetSocketAddress类型的参数和一个序列化器CommonSerializer，用于获取连接到指定服务提供者的Channel。首先，根据传入的参数，生成一个唯一的key，用于从Map中查找是否已经存在一个可用的Channel。如果找到的Channel是可用的，直接返回这个Channel对象。否则，创建一个新的Channel，并且将它保存到Map中。最后，返回新创建的Channel对象。
• initChannel()方法用于初始化客户端Channel的pipeline。在这里，我们首先添加了一个自定义的序列化编解码器，然后添加了一个心跳检测处理器IdleStateHandler、一个通用解码器CommonDecoder和一个客户端处理器NettyClientHandler。这些处理器将按照顺序添加到客户端Channel的pipeline中。
• connect()方法用于创建连接到指定服务提供者的Channel，并返回连接成功后的Channel对象。为了处理异步连接的结果，它使用了一个CompletableFuture对象completableFuture，该对象用于接收连接结果。当连接成功时，completableFuture将被设置为连接成功的Channel对象；当连接失败时，completableFuture将抛出异常。

这个Channel包含的一个NettyClientHandler，有相应对收到请求的处理：

NettyClientHandler

public class NettyClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<RpcResponse> {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(NettyClientHandler.class);

    private final UnprocessedRequests unprocessedRequests;

    public NettyClientHandler() {
        this.unprocessedRequests = SingletonFactory.getInstance(UnprocessedRequests.class);
    }

    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, RpcResponse msg) throws Exception {
        try {
            logger.info(String.format("客户端接收到消息: %s", msg));
            unprocessedRequests.complete(msg);
        } finally {
            ReferenceCountUtil.release(msg);
        }
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        logger.error("过程调用时有错误发生:");
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }

    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
        if (evt instanceof IdleStateEvent) {
            IdleState state = ((IdleStateEvent) evt).state();
            if (state == IdleState.WRITER_IDLE) {
                logger.info("发送心跳包 [{}]", ctx.channel().remoteAddress());
                Channel channel = ChannelProvider.get((InetSocketAddress) ctx.channel().remoteAddress(), CommonSerializer.getByCode(CommonSerializer.DEFAULT_SERIALIZER));
                RpcRequest rpcRequest = new RpcRequest();
                rpcRequest.setHeartBeat(true);
                channel.writeAndFlush(rpcRequest).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE_ON_FAILURE);
            }
        } else {
            super.userEventTriggered(ctx, evt);
        }
    }
}

这段代码是一个 Netty 客户端处理器，用于处理服务器发送的响应消息。它继承了 Netty 的 SimpleChannelInboundHandler 类，实现了其中的 channelRead0() 方法和 exceptionCaught() 方法。
在channelRead0()方法中，通过UnprocessedRequests对象的complete()方法处理返回的RpcResponse对象。在此方法中，使用logger打印接收到的消息，然后调用UnprocessedRequests.complete()方法，将对应的CompletableFuture对象标记为完成，并将RpcResponse对象作为结果
在 exceptionCaught() 方法中，发生异常时，会先记录日志，然后关闭客户端通道。
另外，该类还重写了 userEventTriggered() 方法，用于发送心跳包。如果客户端在一段时间内没有发送数据，则会自动触发该方法，并向服务器发送一个心跳包。当客户端发送心跳包时，会调用 ChannelProvider 类的 get() 方法获取一个 Channel 对象，并向该 Channel 对象写入一个标记了心跳标志的 RpcRequest 对象，最后调用 close() 方法关闭该 Channel。

完结