IM 聊天系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 前言

經(jīng)過(guò)前面章節(jié)的學(xué)習(xí)，Netty 的知識(shí)點(diǎn)基本上講解完了，從本節(jié)開(kāi)始，主要通過(guò)一個(gè) IM 聊天系統(tǒng)來(lái)把之前的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)一遍，加深同學(xué)們對(duì)于 Netty 的理解。

2. 需求分析

業(yè)務(wù)場(chǎng)景： 模擬微信聊天，每個(gè)客戶端和服務(wù)端建立連接，并且可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信（單聊），點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信（群聊）。

設(shè)計(jì)思路： 我們要實(shí)現(xiàn)的是點(diǎn)（客戶端）對(duì)點(diǎn)（客戶端）的通訊，但是我們大部分情況下接觸的業(yè)務(wù)都是客戶端和服務(wù)端之間的通訊，客戶端只需要知道服務(wù)端的 IP 地址和端口號(hào)即可發(fā)起通訊了，那么客戶端和客戶端應(yīng)該怎么去設(shè)計(jì)呢？

思考：難道是手機(jī)和手機(jī)之間建立通訊連接，互相發(fā)送消息嗎？

這種方案顯然不是很好的方案，第一： 客戶端和客戶端之間通訊，首先需要確定對(duì)方的 IP 地址和端口號(hào)，顯然不是很現(xiàn)實(shí)。第二： 即使有辦法拿到對(duì)方的 IP 地址和端口號(hào)，那么每個(gè)點(diǎn)（客戶端）既作為服務(wù)端還得作為客戶端，無(wú)形之中增加了客戶端的壓力。

其實(shí)，我們可以使用服務(wù)端作為中轉(zhuǎn)站，由服務(wù)端主動(dòng)往指定客戶端推送消息，如果是這種模式的話，那么 Http 協(xié)議是無(wú)法支持的，Http 是無(wú)狀態(tài)的，只能一請(qǐng)求一響應(yīng)的模式，只能使用 TCP 協(xié)議去實(shí)現(xiàn)了。

3. 單聊思路設(shè)計(jì)

3.1 架構(gòu)圖

流程解析

1. 實(shí)現(xiàn)客戶端和客戶端之間通訊，那么需要使用服務(wù)端作為通訊的中轉(zhuǎn)站，每個(gè)客戶端都必須和服務(wù)端建立連接；
2. 每個(gè)客戶端和服務(wù)端建立連接之后，服務(wù)端保存用戶 ID 和通道的映射關(guān)系，其中用戶 ID 作為客戶端的唯一標(biāo)識(shí)；
3. 客戶端 A 往客戶端 B 發(fā)送消息時(shí)，先把消息發(fā)送到服務(wù)端，再有服務(wù)端往客戶端 B 進(jìn)行推送。但是，服務(wù)端如何找到客戶端 B 呢？
   3.1 客戶端 A 往服務(wù)端發(fā)送消息時(shí)，消息攜帶的信息有：客戶端 A 用戶 ID、客戶端 B 用戶 ID、消息內(nèi)容。這樣服務(wù)端就能順利找到服務(wù)端 B 的通道并且進(jìn)行推送消息了。

3.2 消息推送流程

每個(gè)客戶端和服務(wù)端建立連接的時(shí)候，必須把個(gè)人用戶信息上傳到服務(wù)端，由服務(wù)端統(tǒng)一保存映射關(guān)系，如果某個(gè)客戶端下線了，則服務(wù)端監(jiān)聽(tīng)到連接斷開(kāi)，刪除對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系。其次，發(fā)起群聊的時(shí)候，需要傳遞 touser 字段，服務(wù)端根據(jù)該字段在映射表里面查找到對(duì)應(yīng)的連接通道并發(fā)起消息推送。

4. 群聊思路設(shè)計(jì)

群聊指的是一個(gè)組內(nèi)多個(gè)用戶之間的聊天，一個(gè)用戶發(fā)到群組的消息會(huì)被組內(nèi)任何一個(gè)成員接收 。具體架構(gòu)思路如下所示：

群聊流程解析：

1. 群聊其實(shí)和單聊整體上思路都是一致的，都是需要保存每個(gè)用戶和通道的對(duì)應(yīng)關(guān)系，方便后期通過(guò)用戶 ID 去查找到對(duì)應(yīng)的通道，再跟進(jìn)通道推送消息；
2. 那么如何把消息發(fā)送給多個(gè)組內(nèi)的成員呢？其實(shí)很簡(jiǎn)單，服務(wù)端再保存另外一份映射關(guān)系，那就是聊天室和成員的映射關(guān)系。發(fā)送消息時(shí)，首先根據(jù)聊天室 ID 找到對(duì)應(yīng)的所有成員，然后再跟進(jìn)各個(gè)成員的 ID 去查找到對(duì)應(yīng)的通道，最后由每個(gè)通道進(jìn)行消息的發(fā)送；
3. 成員加入某個(gè)群聊組的時(shí)候，往映射表新增一條記錄，如果成員退群的時(shí)候則刪除對(duì)應(yīng)的映射記錄；
4. 通過(guò)上面的架構(gòu)圖發(fā)現(xiàn)，群聊和單聊相比，其實(shí)就是多了一份映射關(guān)系而已。

5. 小結(jié)

本節(jié)主要掌握單聊和群聊的核心設(shè)計(jì)思路

單聊： 主要是服務(wù)器保存了一份用戶和通道之間的映射關(guān)系，發(fā)送消息的時(shí)候，根據(jù)接收人 ID 找到其對(duì)應(yīng)的通道 Channel，Channel 的 write () 可以給客戶端發(fā)送消息；
群聊： 保存兩份關(guān)系，分別是用戶 ID 和 Channel 之間的關(guān)系、群組 ID 和用戶 ID 的關(guān)系。推送消息的時(shí)候，首先根據(jù)聊天組 ID 找到其對(duì)應(yīng)的成員，遍歷每個(gè)成員再進(jìn)行找出其對(duì)應(yīng)的通道即可。

整體來(lái)說(shuō)，思路還是很簡(jiǎn)單的，掌握了該設(shè)計(jì)思路以后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)一款 IM 聊天軟件其實(shí)也不是很復(fù)雜。

特殊說(shuō)明：我們的實(shí)戰(zhàn)案例，主要是帶大家理解 IM 聊天的設(shè)計(jì)思路和大體的實(shí)現(xiàn)思路，因此后面代碼部分主要是基于控制臺(tái)去實(shí)現(xiàn)，而不是真正的手機(jī)端去實(shí)現(xiàn)。