微信从 2011 年 1 月 21 日诞生至今，已经成为国内数亿用户必不可少的即时通信工具，是男女老少手机中必备的顶级 App。Netty 是一个异步基于事件驱动的高性能网络通信框架，在互联网中间件领域网络通信层是无可争议的最强王者，两者强强联合又会擦出什么样的火花？在接下来的小节中，我将带领大家使用 Netty 一步一步实现微信 IM 聊天的核心功能。
微信的聊天又分为单聊和群聊，下面分别来介绍一下。
单聊指的是两个用户之间相互聊天。下面我们来看一下，用户单聊的基本流程
- 如上图，A 要和 B 聊天，首先 A 和 B 需要与服务器建立连接，然后进行一次登录流程，服务端保存用户标识和 TCP 连接的映射关系
- A 发消息给 B，首先需要将带有 B 标识的消息数据包发送到服务器，然后服务器从消息数据包中拿到 B 的标识，找到对应的 B 的连接，将消息发送给 B
- 任意一方发消息给对方，如果对方不在线，需要将消息缓存，对方上线之后再发送
我们把客户端与服务端之间相互通信的数据包称为指令数据包，指令数据包分为指令和数据，每一种指令对应客户端或者服务端的一种操作，数据部分对应的是指令处理需要的数据。
下面我们先来看一下，要实现单聊，客户端与服务端分别要实现哪些指令：
| 指令内容 | 客户端 | 服务端 |
|---|---|---|
| 登录请求 | 发送 | 接收 |
| 登录响应 | 接收 | 发送 |
| 客户端发消息 | 发送 | 接收 |
| 服务端发消息 | 接收 | 发送 |
| 登出请求 | 发送 | 接收 |
| 登出响应 | 接收 | 发送 |
群聊指的是一个组内多个用户之间的聊天，一个用户发到群组的消息会被组内任何一个成员接收，下面我们来看一下群聊的基本流程
如上图，要实现群聊，其实和单聊类似
- A，B，C 依然会经历登录流程，服务端保存用户标识对应的 TCP 连接
- A 发起群聊的时候，将 A，B，C 的标识发送至服务端，服务端拿到之后建立一个群聊 ID，然后把这个 ID 与 A，B，C 的标识绑定
- 群聊里面任意一方在群里聊天的时候，将群聊 ID 发送至服务端，服务端拿到群聊 ID 之后，取出对应的用户标识，遍历用户标识对应的 TCP 连接，就可以将消息发送至每一个群聊成员
下面，我们再来看一下群聊除了需要实现上述指令之外，还需要实现的指令集
| 指令内容 | 客户端 | 服务端 |
|---|---|---|
| 创建群聊请求 | 发送 | 接收 |
| 群聊创建成功通知 | 接收 | 发送 |
| 加入群聊请求 | 发送 | 接收 |
| 群聊加入通知 | 接收 | 发送 |
| 发送群聊消息 | 发送 | 接收 |
| 接收群聊消息 | 接收 | 发送 |
| 退出群聊请求 | 发送 | 接收 |
| 退出群聊通知 | 接收 | 发送 |
我们使用 Netty 统一的 IO 读写 API 以及强大的 pipeline 来编写业务处理逻辑，在后续的章节中，我会通过 IM 这个例子，带你逐步了解 Netty 的以下核心知识点。
- 服务端如何启动
- 客户端如何启动
- 数据载体 ByteBuf
- 长连自定义协议如何设计
- 粘包拆包原理与实践
- 如何实现自定义编解码
- pipeline 与 channelHandler
- 定时发心跳怎么做
- 如何进行连接空闲检测
上面这幅图展示了客户端的程序逻辑结构
- 首先，客户端会解析控制台指令，比如发送消息或者建立群聊等指令
- 然后，客户端会基于控制台的输入创建一个指令对象，用户告诉服务端具体要干什么事情
- TCP 通信需要的数据格式为二进制，因此，接下来通过自定义二进制协议将指令对象封装成二进制，这一步称为协议的编码
- 对于收到服务端的数据，首先需要截取出一段完整的二进制数据包（拆包粘包相关的内容后续小节会讲解）
- 将此二进制数据包解析成指令对象，比如收到消息
- 将指令对象送到对应的逻辑处理器来处理
服务端的程序逻辑结构与客户端非常类似，这里不太赘述。
由于本小册以传授 Netty 基础知识为主，故 IM 相关的图形化界面不会涉及，后续所有的聊天基于控制台进行，通过与控制台交互可以进行单聊和群聊。