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基于Netty,从零开发IM(三):编码实践篇(群聊功能)

移动端IM技术分享 187

前言:

而今朋友们对“netty日志乱序”大体比较重视,我们都需要剖析一些“netty日志乱序”的相关知识。那么小编在网络上收集了一些关于“netty日志乱序””的相关文章,希望朋友们能喜欢,朋友们快快来学习一下吧!

本文由作者“大白菜”分享,有较多修订和改动。注意:本系列是给IM初学者的文章,IM老油条们还望海涵,勿喷!

1、引言

接上两篇《IM系统设计篇》、《编码实践篇(单聊功能)》,本篇主要讲解的是通过实战编码实现IM的群聊功能,内容涉及群聊技术实现原理、编码实践等知识。

2、写在前面

建议你在阅读本文之前,务必先读本系列的前两篇《IM系统设计篇》、《编码实践篇(单聊功能)》,在着重理解IM系统的理论设计思路之后,再来阅读实战代码则效果更好。

最后,在开始本文之前,请您务必提前了解Netty的相关基础知识,可从本系列首篇《IM系统设计篇》中的“知识准备”一章开始。

3、系列文章

本文是系列文章的第3篇,以下是系列目录:

《基于Netty,从零开发IM(一):IM系统设计篇》《基于Netty,从零开发IM(二):编码实践篇(单聊功能)》《基于Netty,从零开发IM(三):编码实践篇(群聊功能)》(* 本文)《基于Netty,从零开发IM(四):编码实践篇(系统优化)》(稍后发布.. )4、本篇概述

在上篇《编码实践篇(单聊功能)》中,我们主要实现了IM的单聊功能,本节主要是实现IM群聊功能。

本篇涉及的群聊核心功能,大致如下所示:

1)登录:每个客户端连接服务端的时候,都需要输入自己的账号信息,以便和连接通道进行绑定;2)创建群组:输入群组 ID 和群组名称进行创建群组。需要先根据群组 ID 进行校验,判断是否已经存在了;3)查看群组:查看目前已经创建的群组列表;4)加入群组:主要参数是群组 ID 和用户 ID,用户 ID 只需从 Channel 的绑定属性里面获取即。主要是判断群组 ID 是否存在,如果存在还需要判断该用户 ID 是否已经在群组里面了;5)退出群组:主要是判断群组 ID 是否存在,如果存在则删除相应的关系;6)查看组成员:根据群组 ID 去查询对应的成员列表;7)群发消息:选择某个群进行消息发送,该群下的成员都能收到信息。主要判断群组 ID 是否存在,如果存在再去获取其对应的成员列表。5、群聊原理

其实群聊和单聊,整体上原理是一样的,只是做了一下细节上的升级。

在首篇《IM系统设计篇》的“6、IM群聊思路设计”设计部分也做了详细的说明了。

群聊的大概流程就是:根据群组 ID 查找到所有的成员集合,然后再遍历找到每个成员对应的连接通道。

具体的群聊架构思路如下图:

1)群聊和单聊整体上的思路一致:需要保存每个用户和通道的对应关系,方便后期通过用户 ID 去查找到对应的通道,再跟进通道推送消息;2)群聊把消息发送给群员的原理:其实很简单,服务端再保存另外一份映射关系,那就是聊天室和成员的映射关系。发送消息时,首先根据聊天室 ID 找到对应的所有成员,然后再跟进各个成员的 ID 去查找到对应的通道,最后由每个通道进行消息的发送;3)群成员加入某个群聊聊的时候:往映射表新增一条记录,如果成员退群的时候则删除对应的映射记录。6、运行效果

补充说明:因为本系列文章主要目的是引导IM初学者在基于Netty的情况下,如何一步一步从零写出IM的逻辑和思维能力,因而为了简化编码实现,本篇中编码实现的客户端都是基于控制台实现的(希望不要被嫌弃),因为理解技术的本质显然比炫酷的外在表现形式更为重要。

用户登录效果图:

7、实体定义实战7.1 服务端实体

服务端映射关系的管理,分别是:

1)登录信息(用户 ID 和通道);2)群组信息(群组 ID 和群组成员关系)。

主要通过两个 Map 去维护,具体如下:

public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();

private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();

}

//组和成员列表关系实体

@Data

public class Group implements Serializable {

private String groupName;

private List<GroupMember> members=new ArrayList<GroupMember>();

}

//成员和连接通道的关系实体

public class GroupMember implements Serializable {

private Integer userid;

private Channel channel;

}

7.2 实体和指令关系

我们准备好相应的实体,以及实体和指令的映射关系,具体如下所示:

private static Map<Byte, Class<? extends BaseBean>> map=new HashMap<Byte,Class<? extends BaseBean>>();

static{

//登录的请求和响应实体

map.put(1, LoginReqBean.class);

map.put(2, LoginResBean.class);

//创建群组的请求和响应实体

map.put(3, GroupCreateReqBean.class);

map.put(4, GroupCreateResBean.class);

//查看群组的请求和响应实体

map.put(5, GroupListReqBean.class);

map.put(6, GroupListResBean.class);

//加入群组的请求和响应实体

map.put(7,GroupAddReqBean.class);

map.put(8,GroupAddResBean.class);

//退出群组的请求和响应实体

map.put(9,GroupQuitReqBean.class);

map.put(10,GroupQuitResBean.class);

//查看成员列表的请求和响应实体

map.put(11,GroupMemberReqBean.class);

map.put(12,GroupMemberResBean.class);

//发送响应的实体(发送消息、发送响应、接受消息)

map.put(13,GroupSendMsgReqBean.class);

map.put(14,GroupSendMsgResBean.class);

map.put(15,GroupRecMsgBean.class);

}

通过下面这张图,能看的更清晰一些:

8、Handler定义实战

IM群聊功能的实现,我们需要两个两个业务 Handler:

1)分别是客户端(ClientChatGroupHandler);2)服务端(ServerChatGroupHandler)。8.1 客户端 Handler

客户端 Handler,主要是通过判断实体类型来做不同的业务操作,当然也可以使用 SimpleChannelInboundHandler 去进行 Handler 拆分。

public class ClientChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

@Override

public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {

//在链接就绪时登录

login(ctx.channel());

}

//主要是“接受服务端”的响应信息

@Override

public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {

if(msg instanceof LoginResBean){

LoginResBean res=(LoginResBean) msg;

System.out.println("登录响应:"+res.getMsg());

if(res.getStatus()==0){

//登录成功

//1.给通道绑定身份

ctx.channel().attr(AttributeKey.valueOf("userid")).set(res.getUserid());

//2.显示操作类型【请看下面】

deal(ctx.channel());

}else{

//登录失败,继续登录

login(ctx.channel());

}

}else if(msg instanceof GroupCreateResBean){

GroupCreateResBean res=(GroupCreateResBean)msg;

System.out.println("创建响应群组:"+res.getMsg());

}else if(msg instanceofGroupListResBean){

GroupListResBean res=(GroupListResBean)msg;

System.out.println("查看群组列表:"+res.getLists());

}elseif(msg instanceofGroupAddResBean){

GroupAddResBean res=(GroupAddResBean)msg;

System.out.println("加入群组响应:"+res.getMsg());

}elseif(msg instanceof GroupQuitResBean){

GroupQuitResBean res=(GroupQuitResBean)msg;

System.out.println("退群群组响应:"+res.getMsg());

}else if(msg instanceof GroupMemberResBean){

GroupMemberResBean res=(GroupMemberResBean)msg;

if(res.getCode()==1){

System.out.println("查看成员列表:"+res.getMsg());

}else{

System.out.println("查看成员列表:"+res.getLists());

}

}else if(msg instanceof GroupSendMsgResBean){

GroupSendMsgResBean res=(GroupSendMsgResBean)msg;

System.out.println("群发消息响应:"+res.getMsg());

}else if(msg instanceof GroupRecMsgBean){

GroupRecMsgBean res=(GroupRecMsgBean)msg;

System.out.println("收到消息fromuserid="+

res.getFromuserid()+

",msg="+res.getMsg());

}

}

}

通过子线程循环向输出控制台输出操作类型的方法,以下方法目前都是空方法,下面将详细讲解。

private void deal(final Channel channel){

final Scanner scanner=new Scanner(System.in);

new Thread(new Runnable() {

public void run() {

while(true){

System.out.println("请选择类型:0创建群组,1查看群组,2加入群组,3退出群组,4查看群成员,5群发消息");

int type=scanner.nextInt();

switch(type){

case 0:

createGroup(scanner,channel);

break;

case 1:

listGroup(scanner,channel);

break;

case 2:

addGroup(scanner,channel);

break;

case 3:

quitGroup(scanner,channel);

break;

case 4:

listMembers(scanner,channel);

break;

case 5:

sendMsgToGroup(scanner,channel);

break;

default:

System.out.println("输入的类型不存在!");

}

}

}

}).start();

}

8.2 服务端 Handler

服务端 Handler,主要是通过判断实体类型来做不同的业务操作,当然也可以使用 SimpleChannelInboundHandler 去进行 Handler 拆分。

以下方法目前都是空方法,下面将详细讲解。

public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();

private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();

@Override

public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {

if(msg instanceof LoginReqBean) {

//登录

login((LoginReqBean) msg, ctx.channel());

}else if(msg instanceof GroupCreateReqBean){

//创建群组

createGroup((GroupCreateReqBean)msg,ctx.channel());

}else if(msg instanceof GroupListReqBean){

//查看群组列表

listGroup((GroupListReqBean)msg,ctx.channel());

}else if(msg instanceof GroupAddReqBean){

//加入群组

addGroup((GroupAddReqBean)msg,ctx.channel());

}else if(msg instanceof GroupQuitReqBean){

//退出群组

quitGroup((GroupQuitReqBean)msg,ctx.channel());

}else if(msg instanceof GroupMemberReqBean){

//查看成员列表

listMember((GroupMemberReqBean)msg,ctx.channel());

}else if(msg instanceof GroupSendMsgReqBean){

//消息发送

sendMsg((GroupSendMsgReqBean) msg,ctx.channel());

}

}

}

9、具体功能编码实战9.1 创建群组

客户端请求:

private void createGroup(Scanner scanner,Channel channel){

System.out.println("请输入群组ID");

Integer groupId=scanner.nextInt();

System.out.println("请输入群组名称");

String groupName=scanner.next();

GroupCreateReqBean bean=new GroupCreateReqBean();

bean.setGroupId(groupId);

bean.setGroupName(groupName);

channel.writeAndFlush(bean);

}

服务端处理:

public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();

private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();

private void createGroup(GroupCreateReqBean bean,Channel channel){

//定义一个响应实体

GroupCreateResBean res=new GroupCreateResBean();

//查询groups是否已经存在

Group group=groups.get(bean.getGroupId());

//判断是否已经存在

if(group==null){

//定义群组实体

Group g=new Group();

//定义一个集合,专门存储成员

List<GroupMember> members=new ArrayList<GroupMember>();

//属性赋值

g.setGroupName(bean.getGroupName());

g.setMembers(members);

//添加到Map里面

groups.put(bean.getGroupId(),g);

//响应信息

res.setCode(0);

res.setMsg("创建群组成功");

}else{

res.setCode(1);

res.setMsg("该群组已经存在!");

}

channel.writeAndFlush(res);

}

}

9.2 查看群组

客户端请求:

private void listGroup(Scanner scanner,Channel channel){

GroupListReqBean bean=new GroupListReqBean();

bean.setType("list");

channel.writeAndFlush(bean);

}

服务端处理:

public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();

private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();

private void listGroup(GroupListReqBean bean,Channel channel){

if("list".equals(bean.getType())){

//定义一个响应实体

GroupListResBean res=new GroupListResBean();

//定义一个集合

List<GroupInfo> lists=new ArrayList<GroupInfo>();

//变量groups Map集合

for(Map.Entry<Integer, Group> entry : groups.entrySet()){

Integer mapKey = entry.getKey();

Group mapValue = entry.getValue();

GroupInfo gi=new GroupInfo();

gi.setGroupId(mapKey);

gi.setGroupName(mapValue.getGroupName());

lists.add(gi);

}

//把集合添加到响应实体里面

res.setLists(lists);

//开始写到客户端

channel.writeAndFlush(res);

}

}

}

9.3 加入群组

客户端请求:

private void addGroup(Scanner scanner,Channel channel){

System.out.println("请输入加入的群组ID");

int groupId=scanner.nextInt();

Integer userId=(Integer) channel.attr(AttributeKey.valueOf("userid")).get();

GroupAddReqBean bean=new GroupAddReqBean();

bean.setUserId(userId);

bean.setGroupId(groupId);

channel.writeAndFlush(bean);

}

服务端处理:

public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();

private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();

private void addGroup(GroupAddReqBean bean,Channel channel){

GroupAddResBean res=new GroupAddResBean();

//1.根据“群组ID”获取对应的“组信息”

Group group=groups.get(bean.getGroupId());

//2.“群组”不存在

if(group==null){

res.setCode(1);

res.setMsg("groupId="+bean.getGroupId()+",不存在!");

channel.writeAndFlush(res);

return;

}

//3.“群组”存在,则获取其底下的“成员集合”

List<GroupMember> members=group.getMembers();

boolean flag=false;

//4.遍历集合,判断“用户”是否已经存在了

for(GroupMember gm:members){

if(gm.getUserid()==bean.getUserId()){

flag=true;

break;

}

}

if(flag){

res.setCode(1);

res.setMsg("已经在群组里面,无法再次加入!");

}else{

//1.用户信息

GroupMember gm=new GroupMember();

gm.setUserid(bean.getUserId());

gm.setChannel(channel);

//2.添加到集合里面

members.add(gm);

//3.给“群组”重新赋值

group.setMembers(members);

res.setCode(0);

res.setMsg("加入群组成功");

}

channel.writeAndFlush(res);

}

}

9.4 退出群组

客户端请求:

private void quitGroup(Scanner scanner,Channel channel){

System.out.println("请输入退出的群组ID");

int groupId=scanner.nextInt();

Integer userId=(Integer) channel.attr(AttributeKey.valueOf("userid")).get();

GroupQuitReqBean bean=new GroupQuitReqBean();

bean.setUserId(userId);

bean.setGroupId(groupId);

channel.writeAndFlush(bean);

}

服务端处理:

public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();

private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();

private void quitGroup(GroupQuitReqBean bean,Channel channel){

GroupQuitResBean res=new GroupQuitResBean();

//1.根据“群组ID”获取对应的“组信息”

Group group=groups.get(bean.getGroupId());

if(group==null){

//2.群组不存在

res.setCode(1);

res.setMsg("groupId="+bean.getGroupId()+",不存在!");

channel.writeAndFlush(res);

return;

}

//3.群组存在,则获取其底下“成员集合”

List<GroupMember> members=group.getMembers();

//4.遍历集合,找到“当前用户”在集合的序号

int index=-1;

for(inti=0;i<members.size();i++){

if(members.get(i).getUserid()==bean.getUserId()){

index=i;

break;

}

}

//5.如果序号等于-1,则表示“当前用户”不存在集合里面

if(index==-1){

res.setCode(1);

res.setMsg("userid="+bean.getUserId()+",不存在该群组里面!");

channel.writeAndFlush(res);

return;

}

//6.从集合里面删除“当前用户”

members.remove(index);

//7.给“群组”的“成员列表”重新赋值

group.setMembers(members);

res.setCode(0);

res.setMsg("退出群组成功");

channel.writeAndFlush(res);

}

}

9.5 查看群组成员

客户端请求:

private void listMembers(Scanner scanner,Channel channel){

System.out.println("请输入群组ID:");

int groupId=scanner.nextInt();

GroupMemberReqBean bean=new GroupMemberReqBean();

bean.setGroupId(groupId);

channel.writeAndFlush(bean);

}

服务端处理:

public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();

private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();

private void listMember(GroupMemberReqBean bean,Channel channel){

GroupMemberResBean res=new GroupMemberResBean();

List<Integer> lists=new ArrayList<Integer>();

//1.根据“群组ID”获取对应的“组信息”

Group group=groups.get(bean.getGroupId());

if(group==null){

//2.查询的群组不存在

res.setCode(1);

res.setMsg("groupId="+bean.getGroupId()+",不存在!");

channel.writeAndFlush(res);

}else{

//3.群组存在,则变量其底层的成员

for(Map.Entry<Integer, Group> entry : groups.entrySet()){

Group g = entry.getValue();

List<GroupMember> members=g.getMembers();

for(GroupMember gm:members){

lists.add(gm.getUserid());

}

}

res.setCode(0);

res.setMsg("查询成功");

res.setLists(lists);

channel.writeAndFlush(res);

}

}

}

9.6 群发消息

客户端请求:

private void sendMsgToGroup(Scanner scanner,Channel channel){

System.out.println("请输入群组ID:");

int groupId=scanner.nextInt();

System.out.println("请输入发送消息内容:");

String msg=scanner.next();

Integer userId=(Integer) channel.attr(AttributeKey.valueOf("userid")).get();

GroupSendMsgReqBean bean=new GroupSendMsgReqBean();

bean.setFromuserid(userId);

bean.setTogroupid(groupId);

bean.setMsg(msg);

channel.writeAndFlush(bean);

}

服务端处理:

public class ServerChatGroupHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

private static Map<Integer, Channel> map=new HashMap<Integer, Channel>();

private static Map<Integer, Group> groups=new HashMap<Integer, Group>();

privatevoidsendMsg(GroupSendMsgReqBean bean,Channel channel){

GroupSendMsgResBean res=new GroupSendMsgResBean();

//1.根据“群组ID”获取对应的“组信息”

Group group=groups.get(bean.getTogroupid());

//2.给“发送人”响应,通知其发送的消息是否成功

if(group==null){

res.setCode(1);

res.setMsg("groupId="+bean.getTogroupid()+",不存在!");

channel.writeAndFlush(res);

return;

}else{

res.setCode(0);

res.setMsg("群发消息成功");

channel.writeAndFlush(res);

}

//3.根据“组”下面的“成员”,变量并且逐个推送消息

List<GroupMember> members=group.getMembers();

for(GroupMember gm:members){

GroupRecMsgBean rec=new GroupRecMsgBean();

rec.setFromuserid(bean.getFromuserid());

rec.setMsg(bean.getMsg());

gm.getChannel().writeAndFlush(rec);

}

}

}

10、本篇小结

本篇中涉及的功能点稍微有点多,主要是实现了群聊的几个核心功能,分别是:创建群组、查看群组列表、加入群组、退出群组、查看成员列表、群发消息。

这些功能经过拆解,看起来就不是那么复杂了,希望大家都可以亲自动手实现一遍,加深理解,提高学习效果。

实际上,真正的产品级IM中,群聊涉及的技术细节是非常多的,有兴趣可以详读下面这几篇:

IM群聊消息如此复杂,如何保证不丢不重?移动端IM中大规模群消息的推送如何保证效率、实时性?关于IM即时通讯群聊消息的乱序问题讨论IM群聊消息究竟是存1份(即扩散读)还是存多份(即扩散写)?一套高可用、易伸缩、高并发的IM群聊、单聊架构方案设计实践网易云信技术分享:IM中的万人群聊技术方案实践总结阿里电商IM消息平台,在群聊、直播场景下的技术实践企业微信的IM架构设计揭秘:消息模型、万人群、已读回执、消息撤回等融云IM技术分享:万人群聊消息投递方案的思考和实践11、参考资料

[1] 手把手教你用Netty实现心跳机制、断线重连机制

[2] 自已开发IM很难?手把手教你撸一个Andriod版IM

[3] 基于Netty,从零开发一个IM服务端

[4] 拿起键盘就是干,教你徒手开发一套分布式IM系统

[5] 正确理解IM长连接、心跳及重连机制,并动手实现

[6] 手把手教你用Go快速搭建高性能、可扩展的IM系统

[7] 手把手教你用WebSocket打造Web端IM聊天

[8] 万字长文,手把手教你用Netty打造IM聊天

[9] 基于Netty实现一套分布式IM系统

[10] 基于Netty,搭建高性能IM集群(含技术思路+源码)

[11] SpringBoot集成开源IM框架MobileIMSDK,实现即时通讯IM聊天功能

学习交流:

- 移动端IM开发入门文章:《新手入门一篇就够:从零开发移动端IM》

- 开源IM框架源码:(备用地址点此)

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