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jetlinks-doc/iot-docs/basics-guide/protocol-support.md

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2 years ago
# 协议开发说明
平台封装了网络通信,但是具体的数据由消息协议进行解析.`协议(ProtocolSupport)`主要由`认证器(Authenticator)`,
`消息编解码器(DeviceMessageCodec)`,`消息发送拦截器(DeviceMessageSenderInterceptor)`以及`配置元数据(ConfigMetadata)`组成.
## 认证器
认证器(Authenticator)是用于在收到设备请求(例如MQTT)时,对客户端进行认证时使用,不同的网络协议(Transport)使用不同的认证器.
接口定义:
```java
public interface Authenticator {
/**
* 对指定对设备进行认证
*
* @param request 认证请求
* @param device 设备
* @return 认证结果
*/
Mono<AuthenticationResponse> authenticate(@Nonnull AuthenticationRequest request,
@Nonnull DeviceOperator device);
/**
* 在MQTT服务网关中指定了认证协议时,将调用此方法进行认证。
* 注意: 认证通过后,需要设置设备ID.{@link AuthenticationResponse#success(String)}
* @param request 认证请求
* @param registry 设备注册中心
* @return 认证结果
*/
default Mono<AuthenticationResponse> authenticate(@Nonnull AuthenticationRequest request,
@Nonnull DeviceRegistry registry) {
return Mono.just(AuthenticationResponse.success());
}
}
```
参数`AuthenticationRequest`为认证请求参数,不同的网络类型请求类型也不同,请根据实际情况转换为对应的类型,例如:
`MqttAuthenticationRequest mqttRequest = (MqttAuthenticationRequest)request;`
参数`DeviceOperator`为对应的设备操作接口,可通过此接口获取设备的配置,例如:`device.getConfig("mqttUsername")`.
返回值`Mono<AuthenticationResponse>`为认证结果.
例:
```java
Authenticator mqttAuthenticator = (request, device) -> {
MqttAuthenticationRequest mqttRequest = ((MqttAuthenticationRequest) request);
return device.getConfigs("username", "password") //获取设备的配置信息,由配置元数据定义,在设备型号中进行配置.
.flatMap(values -> {
String username = values.getValue("username").map(Value::asString).orElse(null);
String password = values.getValue("password").map(Value::asString).orElse(null);
if (mqttRequest.getUsername().equals(username) && mqttRequest.getPassword().equals(password)) {
return Mono.just(AuthenticationResponse.success());
} else {
return Mono.just(AuthenticationResponse.error(400, "密码错误"));
}
});
}
```
## 消息编解码器
用于将平台`统一的消息(Message)`与`设备端能处理的消息(EncodedMessage)`进行相互转换.
设备网关从`网络组件`中接收到报文后,会调用对应协议包的消息编解码器进行处理.
接口(`DeviceMessageCodec`)定义:
```java
class DeviceMessageCodec{
//此编解码器支持的网络协议,如: DefaultTransport.MQTT
Transport getSupportTransport();
//将平台发往设备的消息编码为设备端对消息
Publisher<? extends EncodedMessage> encode(MessageEncodeContext context);
//将设备发往平台的消息解码为平台统一的消息
Publisher<? extends Message> decode(MessageDecodeContext context);
}
```
::: tip 注意
方法返回值是响应式结果,根据情况返回`Mono`(单条消息)或者`Flux`(多条消息).
:::
## 上下文
### 编码上下文类结构
```java
class MessageEncodeContext{
//获取当前设备操作接口,可通过此接口获取对应设备的配置等信息
DeviceOperator getDevice();
//平台下发的指令,具体请查看平台统一设备消息定义
Message getMessage();
//强制回复设备消息,在http等场景下,通过调用http api下发指令,然后直接调用此方法回复结果即可.
Mono<Void> reply(Publisher<? extends DeviceMessage> replyMessage);
//获取当前会话,需要将MessageEncodeContext强制转换为ToDeviceMessageContext
DeviceSession getSession();
}
```
### 解码上下文类结构
```java
class class MessageDecodeContext{
//获取当前设备操作接口,可通过此接口获取对应设备的配置等信息
DeviceOperator getDevice();
//从网络组件中接收到的消息,不同的网络组件消息类型不同,
//使用时根据网络方式强制转换为对应的类型.
EncodedMessage getMessage();
}
```
::: tip 注意
不同的网络协议需要转换为不同的`EncodedMessage`类型.比如,MQTT需要转换为`MqttMessage`.
大部分情况下:`MessageDecodeContext`可转为`FromDeviceMessageContext`,可获取到当前设备的连接会话`DeviceSession`,通过会话可以直接发送消息到设备.
:::
### EncodedMessage
从网络组件中接收到的消息,不同的网络组件消息类型不同。
公共方法:
```java
class EncodedMessage{
//获取原始报文
ByteBuf getPayload();
//报文转为字符串
String payloadAsString();
//报文转为JSON对象
JSONObject payloadAsJson();
//报文转为JSON数组
JSONArray payloadAsJsonArray();
// 报文转为字节数组
byte[] payloadAsBytes()
}
```
### MQTT消息
```java
class MqttMessage extends EncodedMessage{
String getTopic();
int getQos();
}
```
### HTTP消息
如果是`POST`,`PUT`,`PATCH`等请求,`EncodedMessage.getPayload`即为请求体.
```java
class HttpExchangeMessage{
String getUrl();
String getPath();
HttpMethod getMethod();
MediaType getContentType();
//请求头
List<Header> getHeaders();
//url上的查询参数
Map<String, String> getQueryParameters();
//POST application/x-www-form-urlencoded时的请求参数
Map<String, String> getRequestParam();
//响应成功
Mono<Void> ok(String msg);
//响应失败
Mono<Void> error(int status,String msg);
}
```
### CoAP消息
```java
CoapExchangeMessage{
String getPath();
CoAP.Code getCode();
List<Option> getOptions();
//响应请求
void response(CoapResponseMessage message);
//since 1.5 release
void response(CoAP.ResponseCode code);
//since 1.5 release
void response(CoAP.ResponseCode code,byte[] body);
}
```
### TCP,UDP消息
TCP和UDP 直接操作`EncodedMessage`中的方法即可
## 消息发送拦截器
使用拦截器可以拦截消息发送和返回的动作,通过修改参数等操作实现自定义逻辑,如: 当设备离线时,将消息缓存到设备配置中,等设备上线时再重发.
```java
DeviceMessageSenderInterceptor{
//发送前
Mono<DeviceMessage> preSend(DeviceOperator device, DeviceMessage message);
//发送后
<R extends DeviceMessage> Flux<R> afterSent(DeviceOperator device, DeviceMessage message, Flux<R> reply);
}
```
在发送前,可以将参数`DeviceMessage`转为其他消息.
发送后,会将返回结果流`Flux<R>`传入,通过对该数据流对操作以实现自定义行为,如:忽略错误等.
## 配置元数据
配置元数据用于告诉平台,在使用此协议的时候,需要添加一些自定义配置到设备配置(`DeviceOperator.setConfig`)中.
在其他地方可以通过`DeviceOperator.getConfig`获取这些配置.
例如:
```java
CompositeProtocolSupport support = new CompositeProtocolSupport();
support.setId("demo-v1");
support.setName("演示协议v1");
support.setDescription("演示协议");
support.setMetadataCodec(new JetLinksDeviceMetadataCodec()); //固定为JetLinksDeviceMetadataCodec,请勿修改.
DefaultConfigMetadata mqttConfig = new DefaultConfigMetadata(
"MQTT认证配置"
, "")
.add("username", "username", "MQTT用户名", new StringType())
.add("password", "password", "MQTT密码", new PasswordType())
.add("productKey", "productKey", "产品密钥", new PasswordType(),DeviceConfigScope.product) //只有产品需要配置
;
//设置MQTT所需要到配置
support.addConfigMetadata(DefaultTransport.MQTT, mqttConfig);
```
## 完整例子
[演示协议](https://github.com/jetlinks/demo-protocol)