背景

最近消息中间件项目进行联调，我负责Server端，使用Java的Netty框架。同事负责Client端，使用Go的net包，消息使用Protobuf序列化。联调时Client发送的消息Server端解析出错，经过分析发现是Server与Client粘包处理方式不一致导致，Server使用的是Protobuf提供的粘包处理方式，Client使用的是消息头定义长度的处理方式，探索一下Protobuf粘包处理方式有何不同。

编码类

public class ProtobufVarint32LengthFieldPrepender extends MessageToByteEncoder<ByteBuf> {

    @Override
    protected void encode(
            ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf msg, ByteBuf out) throws Exception {
        int bodyLen = msg.readableBytes();
        int headerLen = computeRawVarint32Size(bodyLen);
        out.ensureWritable(headerLen + bodyLen);
        writeRawVarint32(out, bodyLen);
        out.writeBytes(msg, msg.readerIndex(), bodyLen);
    }

    /**
     * Writes protobuf varint32 to (@link ByteBuf).
     * @param out to be written to
     * @param value to be written
     */
    static void writeRawVarint32(ByteBuf out, int value) {
        while (true) {
            if ((value & ~0x7F) == 0) {
                out.writeByte(value);
                return;
            } else {
                out.writeByte((value & 0x7F) | 0x80);
                value >>>= 7;
            }
        }
    }

    /**
     * Computes size of protobuf varint32 after encoding.
     * @param value which is to be encoded.
     * @return size of value encoded as protobuf varint32.
     */
    static int computeRawVarint32Size(final int value) {
        if ((value & (0xffffffff <<  7)) == 0) {
            return 1;
        }
        if ((value & (0xffffffff << 14)) == 0) {
            return 2;
        }
        if ((value & (0xffffffff << 21)) == 0) {
            return 3;
        }
        if ((value & (0xffffffff << 28)) == 0) {
            return 4;
        }
        return 5;
    }
}

encode()方法

protected void encode(
            ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf msg, ByteBuf out) throws Exception {
        // 获取消息长度
	int bodyLen = msg.readableBytes(); 
	// 计算表示消息体长度所需的字节数量
        int headerLen = computeRawVarint32Size(bodyLen);
	// 拿到所有需要写入的数据长度，对缓冲区进行扩容
        out.ensureWritable(headerLen + bodyLen);
	// 将表示消息体长度的字节写入缓冲区
        writeRawVarint32(out, bodyLen);
        out.writeBytes(msg, msg.readerIndex(), bodyLen);
    }

writeRawVarint32()方法

先看value & ~0x7F、(value & 0x7F) | 0x80、value >>>= 7这几个看不懂的地方，&、|、~、>>>=这些符号为计算机的位运算符号，分别代表与、或、非、忽略符号位右移（a>>>=n 相当于 a = a>>>n）

计算value & ~0x7F

分别假设value值为100、200

100转二进制为01100100，200转二进制为11001000

计算100 & ~0x7F

十进制	十六进制	运算符	二			进				制
100	0x64		0	1	1	0	0	1	0	0
-128	~0x7f	&	1	0	0	0	0	0	0	0
0	0x00		0	0	0	0	0	0	0	0

计算200 & ~0x7F

十进制	十六进制	运算符	二			进				制
200	0xc8		1	1	0	0	1	0	0	0
-128	~0x7f	&	1	0	0	0	0	0	0	0
128	0x80		1	0	0	0	0	0	0	0

这里运算结果使用十进制表示二进制是不准确的，仅作参考，需要根据数据类型进行转换，比如：10000000转换为byte类型是-128，转换为int是128

通过以上计算可以看出：

可以使用小于7个位表示的数字即可满足条件，7个位可以表示$2^7=128$个数字，取值范围是0~127，也就是说0~127可以满足条件，这一步的目的是保证写入表示消息体长度的最后一位字节是正数，后面会说到。

value=100满足条件，所以向bytebuf中写入字节01100100，然后return方法结束。

value=200不满足条件，那么看(value & 0x7F) | 0x80这一步运算。

计算(value & 0x7F) | 0x80

十进制	十六进制	运算符	二			进				制
200	0xc8		1	1	0	0	1	0	0	0
127	0x7f	&	0	1	1	1	1	1	1	1
-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
72	0x48		0	1	0	0	1	0	0	0
128	0x80	|	1	0	0	0	0	0	0	0
-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
200	0xc8		1	1	0	0	1	0	0	0

计算结果还是200，我们分析一下步骤：

value & 0x7f：取出最后七个位，|0x80：将首位转为1

即取出最后7个位，高位补1，正好一个字节的长度，将11001000写入bytebuf，再看value >>>= 7。

计算value >>>= 7

十进制	运算符	二			进				制
200		1	1	0	0	1	0	0	0
	>>>								1	1	0	0	1	0	0	0
1		0	0	0	0	0	0

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