【仓颉三方库】网络组件——hyperion

Hyperion: 一个支持自定义编解码器的TCP通信框架

特性

支持自定义编解码器
高效的ByteBuffer实现，降低请求处理过程中数据拷贝
自带连接池支持，支持连接重建、连接空闲超时
易于扩展，可以积木式添加IoFilter处理入栈、出栈消息

组件

hyperion.buffer：支持扩容的ByteBuffer实现
hyperion.logadapter：支持打印异常堆栈的日志实现，可以适配第三方日志系统
hyperion.objectpool：对象池实现
hyperion.threadpool：线程池实现
hyperion.transport：支持自定义编解码器的TCP通信框架

Redis仓颉语言客户端SDK： redis-sdk 项目使用了该TCP框架，并实现了RESP2、RESP3协议的编解码。 ActiveMQ仓颉语言客户端SDK：acitvemq4cj项目使用了该TCP框架。

1. 编译和测试

工程目录结构

css 复制代码

|---samples  使用Hyperion TCP框架的示例目录
|---src      Hyperion TCP框架的源码目录
|---module.json
|---README.md

1.1 编译步骤

清理工程，在工程根目录下运行： $> cjpm clean

编译工程，在工程根目录下运行： $> cjpm build

编译的静态库位于： build/release/hyperion/hyperion.buffer.cjo build/release/hyperion/hyperion.logadapter.cjo build/release/hyperion/hyperion.objectpool.cjo build/release/hyperion/hyperion.threadpool.cjo build/release/hyperion/hyperion.transport.cjo

1.2 单元测试

在工程根目录下运行： $> cjpm test

1.3 运行示例程序

编译服务端示例程序，在samples/echo_server目录下运行： $> cjpm build

启动服务端，在samples/echo_server目录下运行： $>./build/release/bin/main

编译客户端示例程序，在samples/echo_client目录下运行： $> cjpm build

启动服务端，在samples/echo_client目录下运行： $>./build/release/bin/main

2. 架构

2.1 Hyperion TCP框架的架构

Hyperion TCP框架的架构图如下：

MessageCompletedHandler接口

用于判断消息的报文是否读取完整，提供如下方法： func messageCompleted(buffer: ByteBuffer, status: MessageCompletedStatus): Unit

Session接口

单向会话接口，可以向对端发送消息

IoSession接口

双向会话接口，可以从对端收取消息，也可以向对端发送消息

IoFilter接口

对TCP框架客户端或者服务端的入栈消息、出栈消息进行加工，提供如下方法： func inboundMessage(context: IoFilterContext, session: Session, inMessages: ArrayList): Unit func outboundMessage(context: IoFilterContext, session: Session, outMessages: ArrayList): Unit

SingularMessageIoFilter类

只处理单个入栈消息和单个出栈消息的IoFilter实现

IoFilterChain类

由IoFilter串联而成的链表

Connection接口

TCP框架客户端和服务端之间建立的连接

ConnectionInitializer接口

用于客户端和服务端初始化TCP连接，提供如下方法： func initialize(session: Session): Unit

EventLoopHandler类

TCP框架客户端或者服务端的事件处理器，循环处理入栈消息，并按需要将消息出栈

TcpEndpoint类

TCP框架服务端实现

ClientTcpEndpoint类

TCP框架客户端实现，服务端支持非Hyperion TCP框架的服务端

2.1 Hyperion TCP框架编解码模块的架构图

Hyperion TCP框架的的编解码模块的架构图如下：

ProtocolEncoder接口

编码器接口

ProtocolDecoder接口

解码器接口

ProtocolCodecFilter类

一对编码器、解码器的组合，实现了IoFilter接口

StringToByteMessageEncoder

字符串编码器

ByteToStringMessageDecoder

字符串解码器

LengthBasedFrameEncoder

带长度的报文编码器

LengthBasedFrameDecoder

带长度的报文解码器

3. 在工程中使用Hyperion TCP框架

3.1 导入Hyperion TCP框架的静态库

在工程的module.json中引入Hyperion TCP框架的静态库：

bash 复制代码

  "package_requires": {
    "package_option": {
      "hyperion_hyperion.buffer": "${path_to_hyperion_project}/build/release/hyperion/hyperion.buffer.cjo",
      "hyperion_hyperion.logadapter": "${path_to_hyperion_project}/build/release/hyperion/hyperion.logadapter.cjo",
      "hyperion_hyperion.objectpool": "${path_to_hyperion_project}/build/release/hyperion/hyperion.objectpool.cjo",
      "hyperion_hyperion.threadpool": "${path_to_hyperion_project}/build/release/hyperion/hyperion.threadpool.cjo",
      "hyperion_hyperion.transport": "${path_to_hyperion_project}/build/release/hyperion/hyperion.transport.cjo"
    },
    "path_option": []
  },

3.2 TCP框架客户端和服务端支持的配置

1. 客户端和服务端都支持的配置

Socket配置

TcpSocketOptions类的属性	作用
prop port: UInt16	设置TCP服务端的监听端口
prop receiveBufferSize: ?Int64	接收缓冲区大小
prop sendBufferSizeVal: ?Int64	发送缓冲区大小
prop noDelay: ?Bool	TCP_NODELAY选项
prop linger: ?Duration	SO_LINGER选项
prop readTimeout: ?Duration	Socket读超时时间
prop writeTimeout: ?Duration	Socket写超时时间
prop idleTimeout: Duration	连接空闲超时时间

Hyperion TCP框架配置

TcpSocketOptions类的属性	作用	默认值
prop asyncWrite: Bool	是否开启每个连接一个写线程	true
prop sliceExceedBuffer: Bool	是否通过切片方式减少数组拷贝	true
prop maxMessageSizeInBytes: Int64	支持处理的消息的最大长度	64M
prop bufferAllocateSize: Int64	分配的ByteBuffer大小	8192
* prop usePooledBufferAllocator: Bool	是否将ByteBuffer池化重用	false
* prop maxPooledBuffers: Int64	缓存的ByteBuffer的最大数量	2048

标*的为实验性质配置，目前不建议在生产环境中修改这些配置的默认值

2. 服务端特有的配置

EndpointConfig类的属性	作用
prop address: String	设置TCP服务端的监听地址
prop backlogSize: ?Int64	backlog队列大小
prop reuseAddress: ?Bool	SO_REUSE_ADDR选项
prop sendBufferSizeVal: ?Int64	发送缓冲区大小
prop reusePort: ?Bool	SO_REUSE_PORT选项
prop acceptTimeout: ?Duration	Accept超时时间

3. 客户端特有的配置

ClientEndpointConfig类的属性	作用
prop host: String	设置TCP服务端的监听地址
prop minConnections: Int64	连接池的最小连接数
prop maxConnections: Int64	连接池的最大连接数
prop waitConnectionTimeout: Duration	等待连接超时时间

3.3 实现一个回写消息的服务端

3.3.1 需求

需求：回写客户端发送过来的字符串消息传输报文：4字节的字符串二进制数组长度+字符串的二进制数组

长度	说明
4字节	使用utf8编码的字符串的Byte数组的长度
n字节	使用utf8编码的字符串的Byte数组

3.3.2 服务定义

编写一个回写字符串消息的服务：

swift 复制代码

public class EchoService {

    public func processMessage(message: String) {
        return message
    }

}

3.3.3 实现编解码和调用服务的IoFilter

编写一个IoFilter，将入栈消息交给EchoService处理：

swift 复制代码

public class EchoHanlder <: SingularMessageIoFilter {
    private let service = EchoService()

    /**
     * 处理入栈消息
     */
    public func processInboundMessage(context: IoFilterContext, session: Session, inMessage: Any): Unit {
        if (let Some(text) <- inMessage as String) {
            println("Received Message: ${text}")
            // 调用业务处理逻辑
            let result = service.processMessage(text)
            context.offerMessage(result)
        } else {
            let exception = Exception("Only accept string message")
            context.exceptionCaught(exception)
        }
    }

    public func processInboundException(context: IoFilterContext, session: Session, ex: Exception) {
        context.exceptionCaught(ex)
    }

    /**
     *  处理出栈消息
     */
    public func processOutboundMessage(context: IoFilterContext, session: Session, outMessage: Any): Unit {
        // 转交给下一个IoFilter处理
        context.offerMessage(outMessage)
    }

    public func processOutboundException(context: IoFilterContext, session: Session, ex: Exception): Unit {
        context.exceptionCaught(ex)
    }

    public func toString() {
        return "EchoHanlder"
    }
}

编写一个将字符串转换为二进制数组的IoFilter，由于hyperion.transport.ByteAndStringCodec已经实现该功能，可以直接选用ByteAndStringCodec 编写一个给二进制数组添加报文长度的IoFilter，由于hyperion.transport.LengthBasedFrameCodec已经实现该功能，可以直接选用LengthBasedFrameCodec

3.3.4 编写TCP服务端

编写服务端，并添加编解码和调用服务使用的IoFilter：

scss 复制代码

    let config = EndpointConfig()
    config.address = "127.0.0.1"
    config.port = 8090

    // 服务端使用的线程池
    let threadPool = ThreadPoolFactory.createThreadPool(3, 128, 4096, Duration.minute * 2)
    // 创建服务端Endpoint
    let tcpEndpoint = TcpEndpoint(config, threadPool)

    // 使用4字节记录报文长度的编解码器
    let lengthFrameEncoder = LengthBasedFrameEncoder(4)
    let lengthFrameDecoder = LengthBasedFrameDecoder(4)
    // 判断报文是否包含完整消息的MessageCompletedHandler
    tcpEndpoint.setMessageCompletedHandler(lengthFrameDecoder)
    // 解析报文长度的IoFilter
    tcpEndpoint.addFilter(LengthBasedFrameCodec(lengthFrameEncoder, lengthFrameDecoder))
    // 字符串和二进制数组转换的IoFilter
    tcpEndpoint.addFilter(ByteAndStringCodec())
    // 调用服务的IoFilter
    tcpEndpoint.addFilter(EchoHanlder())

    // 启动服务端Endpoint
    tcpEndpoint.start()

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`欢迎大家关注公众号<程序猿百晓生>，可以了解到以下知识点。`
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2.OpenHarmony北向开发环境搭建
3.鸿蒙南向开发环境的搭建
4.鸿蒙生态应用开发白皮书V2.0 & V3.0
5.鸿蒙开发面试真题（含参考答案） 
6.TypeScript入门学习手册
7.OpenHarmony 经典面试题(含参考答案)
8.OpenHarmony设备开发入门【最新版】
9.沉浸式剖析OpenHarmony源代码
10.系统定制指南
11.【OpenHarmony】Uboot 驱动加载流程
12.OpenHarmony构建系统--GN与子系统、部件、模块详解
13.ohos开机init启动流程
14.鸿蒙版性能优化指南
.......

3.4 实现一个收发字符串消息的客户端

3.4.1 需求

需求：向服务端发送字符串，并收取字符串响应传输报文：4字节的字符串二进制数组长度+字符串的二进制数组

长度	说明
4字节	使用utf8编码的字符串的Byte数组的长度
n字节	使用utf8编码的字符串的Byte数组

3.4.2 实现接收响应消息的类

csharp 复制代码

public class EchoResponse {
    private var exception: ?Exception = None

    private var message: ?String = None

    public func setException(exception: Exception) {
        this.exception = exception
    }

    public func getException(): ?Exception {
        return this.exception
    }

    public func setMessage(message: String) {
        this.message = message
    }

    public func getMessage(): String {
        if (let Some(ex) <- exception) {
            throw ex
        }

        if (let Some(message) <- message) {
            return message
        }

        throw Exception("No response message")
    }
}

3.4.3 实现编解码和调用服务的IoFilter

编写一个IoFilter，将收取到的消息放入队列中，以便后续获取使用：

swift 复制代码

public class ClientHandler <: SingularMessageIoFilter {
    private let messages = BlockingQueue<EchoResponse>()

    public func takeMessage(): String {
        let echoResponse = messages.dequeue()
        return echoResponse.getMessage()
    }

    public func takeMessage(timeout: Duration): ?String {
        if (let Some(echoResponse) <- messages.dequeue(timeout)) {
            return echoResponse.getMessage()
        }

        return None
    }

    /**
     * 处理入栈消息
     */
    public func processInboundMessage(context: IoFilterContext, session: Session, inMessage: Any): Unit {
        let echoResponse = EchoResponse()
        if (let Some(text) <- inMessage as String) {
            echoResponse.setMessage(text)
        } else {
            let exception = Exception("Only accept string message")
            echoResponse.setException(exception)
        }

        // 添加到messages队列中，不再交给下一个IoFilter处理
        messages.enqueue(echoResponse)
    }

    public func processInboundException(context: IoFilterContext, session: Session, ex: Exception) {
        let echoResponse = EchoResponse()
        echoResponse.setException(ex)
        // 添加到messages队列中，不再交给下一个IoFilter处理
        messages.enqueue(echoResponse)
    }

    /**
     *  处理出栈消息
     */
    public func processOutboundMessage(context: IoFilterContext, session: Session, outMessage: Any): Unit {
        if (let Some(text) <- outMessage as String) {
            // 直接发给下个IoFilter处理
            context.offerMessage(text)
        } else {
            let exception = Exception("Only accept string message")
            context.exceptionCaught(exception)
        }
    }

    public func processOutboundException(context: IoFilterContext, session: Session, ex: Exception): Unit {
        context.exceptionCaught(ex)
    }

    public func toString() {
        return "ClientHanlder"
    }
}

3.4.4 编写TCP客户端

编写服务端，并添加编解码和调用服务使用的IoFilter：

scss 复制代码

    let config = ClientEndpointConfig()
    config.host = "127.0.0.1"
    config.port = 8090

    // 客户端使用的线程池
    let threadPool = ThreadPoolFactory.createThreadPool(3, 128, 4096, Duration.minute * 2)
    // 创建客户端Endpoint
    let tcpEndpoint = ClientTcpEndpoint(config, threadPool)

    // 使用4字节记录报文长度的编解码器
    let lengthFrameEncoder = LengthBasedFrameEncoder(4)
    let lengthFrameDecoder = LengthBasedFrameDecoder(4)
    // 判断报文是否包含完整消息的MessageCompletedHandler
    tcpEndpoint.setMessageCompletedHandler(lengthFrameDecoder)
    // 解析报文长度的IoFilter
    tcpEndpoint.addFilter(LengthBasedFrameCodec(lengthFrameEncoder, lengthFrameDecoder))
    // 字符串和二进制数组转换的IoFilter
    tcpEndpoint.addFilter(ByteAndStringCodec())
    // 接收消息并缓存消息到队列中的IoFilter
    let clientHandler = ClientHandler()
    tcpEndpoint.addFilter(clientHandler)
     // 启动客户端Endpoint
    tcpEndpoint.start()

    // 创建会话，并使用会话发送消息
    try (session = tcpEndpoint.createSession()) {
        // 发送消息，并收取对应的响应
        for (i in 1..=100) {
            let message = "Message${i}"
            println("Send message: ${message}")
            session.writeAndFlushMessage(message)
            let receiveMsg = clientHandler.takeMessage()
            println("Client receive message: ${receiveMsg}")
        }
    }

【仓颉三方库】 网络组件——hyperion

特性

组件

1. 编译和测试

1.1 编译步骤

1.2 单元测试

1.3 运行示例程序

2. 架构

2.1 Hyperion TCP框架的架构

MessageCompletedHandler接口

Session接口

IoSession接口

IoFilter接口

SingularMessageIoFilter类

IoFilterChain类

Connection接口

ConnectionInitializer接口

EventLoopHandler类

TcpEndpoint类

ClientTcpEndpoint类

2.1 Hyperion TCP框架编解码模块的架构图

ProtocolEncoder接口

ProtocolDecoder接口

ProtocolCodecFilter类

StringToByteMessageEncoder

ByteToStringMessageDecoder

LengthBasedFrameEncoder

LengthBasedFrameDecoder

3. 在工程中使用Hyperion TCP框架

3.1 导入Hyperion TCP框架的静态库

3.2 TCP框架客户端和服务端支持的配置

1. 客户端和服务端都支持的配置

Socket配置

Hyperion TCP框架配置

2. 服务端特有的配置

3. 客户端特有的配置

3.3 实现一个回写消息的服务端

3.3.1 需求

3.3.2 服务定义

3.3.3 实现编解码和调用服务的IoFilter

3.3.4 编写TCP服务端

DD一下： 欢迎大家关注公众号<程序猿百晓生>，可以了解到以下知识点。

3.4 实现一个收发字符串消息的客户端

3.4.1 需求

3.4.2 实现接收响应消息的类

3.4.3 实现编解码和调用服务的IoFilter

3.4.4 编写TCP客户端

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