hefeixia
2021-02-18 5b8c95c760840f09910730943b21391e47187315
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
package chat.server.moquette;
 
import java.util.List;
 
import org.apache.log4j.Logger;
 
import chat.server.moquette.message.MqttConnAckMessage;
import chat.server.moquette.message.MqttConnectAckPayload;
import chat.server.moquette.message.MqttConnectMessage;
import chat.server.moquette.message.MqttConnectPayload;
import chat.server.moquette.message.MqttConnectVariableHeader;
import chat.server.moquette.message.MqttFixedHeader;
import chat.server.moquette.message.MqttMessage;
import chat.server.moquette.message.MqttMessageIdVariableHeader;
import chat.server.moquette.message.MqttPublishMessage;
import chat.server.moquette.message.MqttPublishVariableHeader;
import chat.server.moquette.message.MqttSubAckMessage;
import chat.server.moquette.message.MqttSubscribeMessage;
import chat.server.moquette.message.MqttSubscribePayload;
import chat.server.moquette.message.MqttTopicSubscription;
import chat.server.moquette.message.MqttUnsubscribeMessage;
import chat.server.moquette.message.MqttUnsubscribePayload;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.ByteBufAllocator;
import io.netty.channel.ChannelHandler;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.handler.codec.MessageToMessageEncoder;
import io.netty.util.CharsetUtil;
import io.netty.util.internal.EmptyArrays;
 
public class MqttEncodHandler extends MessageToMessageEncoder<MqttMessage> {
 
    public static final MqttEncodHandler INSTANCE = new MqttEncodHandler();
    
    private static Logger logger = Logger.getLogger(MqttEncodHandler.class);
 
    public MqttEncodHandler() { }
    
    public static ChannelHandler getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
 
    @Override
    protected void encode(ChannelHandlerContext ctx, MqttMessage msg, List<Object> out) throws Exception {
        //logger.debug("begin encode");
        out.add(doEncode(ctx.alloc(), msg));
    }
 
    /**
     * This is the main encoding method.
     * It's only visible for testing.
     *
     * @param byteBufAllocator Allocates ByteBuf
     * @param message MQTT message to encode
     * @return ByteBuf with encoded bytes
     */
    static ByteBuf doEncode(ByteBufAllocator byteBufAllocator, MqttMessage message) {
        try {
            switch (message.fixedHeader().messageType()) {
                case CONNECT:
                    logger.debug("encode CONNECT");
                    return encodeConnectMessage(byteBufAllocator, (MqttConnectMessage) message);
    
                case CONNACK:
                    logger.debug("encode CONNACK");
                    return encodeConnAckMessage(byteBufAllocator, (MqttConnAckMessage) message);
    
                case PUBLISH:
                    logger.debug("encode PUBLISH");
                    return encodePublishMessage(byteBufAllocator, (MqttPublishMessage) message);
    
                case SUBSCRIBE:
                    logger.debug("encode SUBSCRIBE");
                    return encodeSubscribeMessage(byteBufAllocator, (MqttSubscribeMessage) message);
    
                case UNSUBSCRIBE:
                    logger.debug("encode UNSUBSCRIBE");
                    return encodeUnsubscribeMessage(byteBufAllocator, (MqttUnsubscribeMessage) message);
    
                case SUBACK:
                    logger.debug("encode SUBACK");
                    return encodeSubAckMessage(byteBufAllocator, (MqttSubAckMessage) message);
    
                case UNSUBACK:
                case PUBACK:
                case PUBREC:
                case PUBREL:
                case PUBCOMP:
                    logger.debug("encode PUBCOMP");
                    return encodeMessageWithOnlySingleByteFixedHeaderAndMessageId(byteBufAllocator, message);
    
                case PINGREQ:
                case PINGRESP:
                case DISCONNECT:
                    logger.debug("encode DISCONNECT");
                    return encodeMessageWithOnlySingleByteFixedHeader(byteBufAllocator, message);
    
                default:
                    throw new IllegalArgumentException(
                            "Unknown message type: " + message.fixedHeader().messageType().value());
            }
        }
        catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
 
    private static ByteBuf encodeConnectMessage(
            ByteBufAllocator byteBufAllocator,
            MqttConnectMessage message) {
        logger.debug("encode encodeConnectMessage");
        
        int payloadBufferSize = 0;
 
        MqttFixedHeader mqttFixedHeader = message.fixedHeader();
        MqttConnectVariableHeader variableHeader = message.variableHeader();
        MqttConnectPayload payload = message.payload();
        MqttVersion mqttVersion = MqttVersion.fromProtocolNameAndLevel(variableHeader.name(),
                (byte) variableHeader.version());
 
        // Client id
        String clientIdentifier = payload.clientIdentifier();
        if (!MqttCodecUtil.isValidClientId(mqttVersion, clientIdentifier)) {
            throw new MqttIdentifierRejectedException("invalid clientIdentifier: " + clientIdentifier);
        }
        byte[] clientIdentifierBytes = encodeStringUtf8(clientIdentifier);
        payloadBufferSize += 2 + clientIdentifierBytes.length;
 
        // Will topic and message
        String willTopic = payload.willTopic();
        byte[] willTopicBytes = willTopic != null ? encodeStringUtf8(willTopic) : EmptyArrays.EMPTY_BYTES;
        String willMessage = payload.willMessage();
        byte[] willMessageBytes = willMessage != null ? encodeStringUtf8(willMessage) : EmptyArrays.EMPTY_BYTES;
        if (variableHeader.isWillFlag()) {
            payloadBufferSize += 2 + willTopicBytes.length;
            payloadBufferSize += 2 + willMessageBytes.length;
        }
 
        String userName = payload.userName();
        byte[] userNameBytes = userName != null ? encodeStringUtf8(userName) : EmptyArrays.EMPTY_BYTES;
        if (variableHeader.hasUserName()) {
            payloadBufferSize += 2 + userNameBytes.length;
        }
 
        byte[] passwordBytes = payload.password();
        if (variableHeader.hasPassword()) {
            payloadBufferSize += 2 + passwordBytes.length;
        }
 
        // Fixed header
        byte[] protocolNameBytes = mqttVersion.protocolNameBytes();
        int variableHeaderBufferSize = 2 + protocolNameBytes.length + 4;
        int variablePartSize = variableHeaderBufferSize + payloadBufferSize;
        int fixedHeaderBufferSize = 1 + getVariableLengthInt(variablePartSize);
        ByteBuf buf = byteBufAllocator.buffer(fixedHeaderBufferSize + variablePartSize);
        buf.writeByte(getFixedHeaderByte1(mqttFixedHeader));
        writeVariableLengthInt(buf, variablePartSize);
 
        buf.writeShort(protocolNameBytes.length);
        buf.writeBytes(protocolNameBytes);
 
        buf.writeByte(variableHeader.version());
        buf.writeByte(getConnVariableHeaderFlag(variableHeader));
        buf.writeShort(variableHeader.keepAliveTimeSeconds());
 
        // Payload
        buf.writeShort(clientIdentifierBytes.length);
        buf.writeBytes(clientIdentifierBytes, 0, clientIdentifierBytes.length);
        if (variableHeader.isWillFlag()) {
            buf.writeShort(willTopicBytes.length);
            buf.writeBytes(willTopicBytes, 0, willTopicBytes.length);
            buf.writeShort(willMessageBytes.length);
            buf.writeBytes(willMessageBytes, 0, willMessageBytes.length);
        }
        if (variableHeader.hasUserName()) {
            buf.writeShort(userNameBytes.length);
            buf.writeBytes(userNameBytes, 0, userNameBytes.length);
        }
        if (variableHeader.hasPassword()) {
            buf.writeShort(passwordBytes.length);
            buf.writeBytes(passwordBytes, 0, passwordBytes.length);
        }
        return buf;
    }
 
    private static int getConnVariableHeaderFlag(MqttConnectVariableHeader variableHeader) {
        logger.debug("encode getConnVariableHeaderFlag");
        
        int flagByte = 0;
        if (variableHeader.hasUserName()) {
            flagByte |= 0x80;
        }
        if (variableHeader.hasPassword()) {
            flagByte |= 0x40;
        }
        if (variableHeader.isWillRetain()) {
            flagByte |= 0x20;
        }
        flagByte |= (variableHeader.willQos() & 0x03) << 3;
        if (variableHeader.isWillFlag()) {
            flagByte |= 0x04;
        }
        if (variableHeader.isCleanSession()) {
            flagByte |= 0x02;
        }
        return flagByte;
    }
 
    private static ByteBuf encodeConnAckMessage(
            ByteBufAllocator byteBufAllocator,
            MqttConnAckMessage message) {
        logger.debug("encode encodeConnAckMessage");
        
        int length = 4;
        MqttConnectAckPayload payload = null;
        if (message.payload() != null) {
            payload = (MqttConnectAckPayload)message.payload();
            if (payload.getData() != null && payload.getData().length > 0) {
                length += payload.getData().length;
            }
        }
        ByteBuf buf = byteBufAllocator.buffer(length);
        buf.writeByte(getFixedHeaderByte1(message.fixedHeader()));
        buf.writeByte(length - 2);
        buf.writeByte(message.variableHeader().isSessionPresent() ? 0x01 : 0x00);
        buf.writeByte(message.variableHeader().connectReturnCode().byteValue());
        if (length > 4) {
            buf.writeBytes(payload.getData());
        }
 
        return buf;
    }
 
    private static ByteBuf encodeSubscribeMessage(
            ByteBufAllocator byteBufAllocator,
            MqttSubscribeMessage message) {
        logger.debug("encode encodeSubscribeMessage");
        
        int variableHeaderBufferSize = 2;
        int payloadBufferSize = 0;
 
        MqttFixedHeader mqttFixedHeader = message.fixedHeader();
        MqttMessageIdVariableHeader variableHeader = message.variableHeader();
        MqttSubscribePayload payload = message.payload();
 
        for (MqttTopicSubscription topic : payload.topicSubscriptions()) {
            String topicName = topic.topicName();
            byte[] topicNameBytes = encodeStringUtf8(topicName);
            payloadBufferSize += 2 + topicNameBytes.length;
            payloadBufferSize += 1;
        }
 
        int variablePartSize = variableHeaderBufferSize + payloadBufferSize;
        int fixedHeaderBufferSize = 1 + getVariableLengthInt(variablePartSize);
 
        ByteBuf buf = byteBufAllocator.buffer(fixedHeaderBufferSize + variablePartSize);
        buf.writeByte(getFixedHeaderByte1(mqttFixedHeader));
        writeVariableLengthInt(buf, variablePartSize);
 
        // Variable Header
        int messageId = variableHeader.messageId();
        buf.writeShort(messageId);
 
        // Payload
        for (MqttTopicSubscription topic : payload.topicSubscriptions()) {
            String topicName = topic.topicName();
            byte[] topicNameBytes = encodeStringUtf8(topicName);
            buf.writeShort(topicNameBytes.length);
            buf.writeBytes(topicNameBytes, 0, topicNameBytes.length);
            buf.writeByte(topic.qualityOfService().value());
        }
 
        return buf;
    }
 
    private static ByteBuf encodeUnsubscribeMessage(
            ByteBufAllocator byteBufAllocator,
            MqttUnsubscribeMessage message) {
        logger.debug("encode encodeUnsubscribeMessage");
        
        int variableHeaderBufferSize = 2;
        int payloadBufferSize = 0;
 
        MqttFixedHeader mqttFixedHeader = message.fixedHeader();
        MqttMessageIdVariableHeader variableHeader = message.variableHeader();
        MqttUnsubscribePayload payload = message.payload();
 
        for (String topicName : payload.topics()) {
            byte[] topicNameBytes = encodeStringUtf8(topicName);
            payloadBufferSize += 2 + topicNameBytes.length;
        }
 
        int variablePartSize = variableHeaderBufferSize + payloadBufferSize;
        int fixedHeaderBufferSize = 1 + getVariableLengthInt(variablePartSize);
 
        ByteBuf buf = byteBufAllocator.buffer(fixedHeaderBufferSize + variablePartSize);
        buf.writeByte(getFixedHeaderByte1(mqttFixedHeader));
        writeVariableLengthInt(buf, variablePartSize);
 
        // Variable Header
        int messageId = variableHeader.messageId();
        buf.writeShort(messageId);
 
        // Payload
        for (String topicName : payload.topics()) {
            byte[] topicNameBytes = encodeStringUtf8(topicName);
            buf.writeShort(topicNameBytes.length);
            buf.writeBytes(topicNameBytes, 0, topicNameBytes.length);
        }
 
        return buf;
    }
 
    private static ByteBuf encodeSubAckMessage(
            ByteBufAllocator byteBufAllocator,
            MqttSubAckMessage message) {
        logger.debug("encode encodeSubAckMessage");
        
        int variableHeaderBufferSize = 2;
        int payloadBufferSize = message.payload().grantedQoSLevels().size();
        int variablePartSize = variableHeaderBufferSize + payloadBufferSize;
        int fixedHeaderBufferSize = 1 + getVariableLengthInt(variablePartSize);
        ByteBuf buf = byteBufAllocator.buffer(fixedHeaderBufferSize + variablePartSize);
        buf.writeByte(getFixedHeaderByte1(message.fixedHeader()));
        writeVariableLengthInt(buf, variablePartSize);
        buf.writeShort(message.variableHeader().messageId());
        for (int qos : message.payload().grantedQoSLevels()) {
            buf.writeByte(qos);
        }
 
        return buf;
    }
 
    @SuppressWarnings("deprecation")
    private static ByteBuf encodePublishMessage(
            ByteBufAllocator byteBufAllocator,
            MqttPublishMessage message) {
        logger.debug("encode encodePublishMessage");
        
        MqttFixedHeader mqttFixedHeader = message.fixedHeader();
        MqttPublishVariableHeader variableHeader = message.variableHeader();
        ByteBuf payload = message.payload().duplicate();
 
        String topicName = variableHeader.topicName();
        byte[] topicNameBytes = encodeStringUtf8(topicName);
 
        int variableHeaderBufferSize = 2 + topicNameBytes.length +
                (mqttFixedHeader.qosLevel().value() > 0 ? 2 : 0);
        int payloadBufferSize = payload.readableBytes();
        int variablePartSize = variableHeaderBufferSize + payloadBufferSize;
        int fixedHeaderBufferSize = 1 + getVariableLengthInt(variablePartSize);
 
        ByteBuf buf = byteBufAllocator.buffer(fixedHeaderBufferSize + variablePartSize);
        buf.writeByte(getFixedHeaderByte1(mqttFixedHeader));
        writeVariableLengthInt(buf, variablePartSize);
        buf.writeShort(topicNameBytes.length);
        buf.writeBytes(topicNameBytes);
        if (mqttFixedHeader.qosLevel().value() > 0) {
            buf.writeShort(variableHeader.messageId());
        }
        buf.writeBytes(payload);
 
        return buf;
    }
 
    private static ByteBuf encodeMessageWithOnlySingleByteFixedHeaderAndMessageId(
            ByteBufAllocator byteBufAllocator,
            MqttMessage message) {
        logger.debug("encode encodeMessageWithOnlySingleByteFixedHeaderAndMessageId");
        
        MqttFixedHeader mqttFixedHeader = message.fixedHeader();
        MqttMessageIdVariableHeader variableHeader = (MqttMessageIdVariableHeader) message.variableHeader();
        int msgId = variableHeader.messageId();
 
        int variableHeaderBufferSize = 2; // variable part only has a message id
        
        ByteBuf payload = null;
        if (message.payload() != null) {
            payload = ((ByteBuf)message.payload()).duplicate();
            variableHeaderBufferSize += payload.readableBytes();
        }
        int fixedHeaderBufferSize = 1 + getVariableLengthInt(variableHeaderBufferSize);
        ByteBuf buf = byteBufAllocator.buffer(fixedHeaderBufferSize + variableHeaderBufferSize);
        buf.writeByte(getFixedHeaderByte1(mqttFixedHeader));
        writeVariableLengthInt(buf, variableHeaderBufferSize);
        buf.writeShort(msgId);
        if (payload != null) {
            buf.writeBytes(payload);
        }
 
        return buf;
    }
 
    private static ByteBuf encodeMessageWithOnlySingleByteFixedHeader(
            ByteBufAllocator byteBufAllocator,
            MqttMessage message) {
        //logger.debug("encode encodeMessageWithOnlySingleByteFixedHeader");
        
        MqttFixedHeader mqttFixedHeader = message.fixedHeader();
        ByteBuf buf = byteBufAllocator.buffer(2);
        buf.writeByte(getFixedHeaderByte1(mqttFixedHeader));
        buf.writeByte(0);
 
        return buf;
    }
 
    private static int getFixedHeaderByte1(MqttFixedHeader header) {
        //logger.debug("encode getFixedHeaderByte1");
        
        int ret = 0;
        ret |= header.messageType().value() << 4;
        if (header.isDup()) {
            ret |= 0x08;
        }
        ret |= header.qosLevel().value() << 1;
        if (header.isRetain()) {
            ret |= 0x01;
        }
        return ret;
    }
 
    private static void writeVariableLengthInt(ByteBuf buf, int num) {
        //logger.debug("encode writeVariableLengthInt");
        
        do {
            int digit = num % 128;
            num /= 128;
            if (num > 0) {
                digit |= 0x80;
            }
            buf.writeByte(digit);
        } while (num > 0);
    }
 
    private static int getVariableLengthInt(int num) {
        int count = 0;
        do {
            num /= 128;
            count++;
        } while (num > 0);
        return count;
    }
 
    private static byte[] encodeStringUtf8(String s) {
      //logger.debug("encode encodeStringUtf8");
      return s.getBytes(CharsetUtil.UTF_8);
    }
 
 
}