Netty源码分析系列--8. Channel和ChannelPipeline

Channel的创建

前文中提到ServerBootStrap在启动配置中的方法channel(NioServerSocketChannel.class)会创建一个ReflectiveChannelFactory并赋值给成员变量channelFactory。当调用绑定端口号方法bind(8899)时,本质是通过反射调用NioServerSocketChannel构造函数来创建Channel

  1. 创建ChannelFactory实例:
public B channel(Class<? extends C> channelClass) {
    if (channelClass == null) {
        throw new NullPointerException("channelClass");
    }
    return channelFactory(new ReflectiveChannelFactory<C>(channelClass));
}
  1. NioServerSocketChannel的构造函数
public class NioServerSocketChannel extends AbstractNioMessageChannel
                         implements io.netty.channel.socket.ServerSocketChannel {

  private static final SelectorProvider DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER = SelectorProvider.provider();

  private static ServerSocketChannel newSocket(SelectorProvider provider) {
      try {
          return provider.openServerSocketChannel();
      } catch (IOException e) {
          throw new ChannelException(
                  "Failed to open a server socket.", e);
      }
  }

  // 1. 构造函数,调用静态方法创建ServerSocketChannel
  public NioServerSocketChannel() {
      this(newSocket(DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER));
  }

  // 2. 调用父类构造函数
  public NioServerSocketChannel(ServerSocketChannel channel) {
      super(null, channel, SelectionKey.OP_ACCEPT);
      config = new NioServerSocketChannelConfig(this, javaChannel().socket());
  }
}
  • 在构造函数中首先调用静态方法newSocket(),创建一个Java Nio ServerSocketChannel实例,它继承SelectableChannel

  • 然后调用父类AbstractNioChannel的构造函数,它会持有上一步创建的ServerSocketChannel实例并赋值给变量ch,同时配置为非阻塞ch.configureBlocking(false),如下:

    protected AbstractNioChannel(Channel parent, SelectableChannel ch, int readInterestOp) {
        super(parent);
        // 1. NioServerSocketChannle(netty)持有ServerSocketChannel(jdk)
        this.ch = ch;
        this.readInterestOp = readInterestOp;
        try {
            // 2. 配置为非阻塞
            ch.configureBlocking(false);
        } catch (IOException e) {
            try {
                ch.close();
            } catch (IOException e2) {
                if (logger.isWarnEnabled()) {
                    logger.warn(
                            "Failed to close a partially initialized socket.", e2);
                }
            }
    
            throw new ChannelException("Failed to enter non-blocking mode.", e);
        }
    }
    

ChannelPipeline

1. ChannelPipeline的创建

继续查看父类AbstractChannel可以发现,在构造函数中,创建了ChannelPipeline,并赋值给pipeline对象。

protected AbstractChannel(Channel parent, ChannelId id) {
    this.parent = parent;
    this.id = id;
    unsafe = newUnsafe();
    // 1. 赋值给pipeline对象
    pipeline = newChannelPipeline();
}

protected DefaultChannelPipeline newChannelPipeline() {
    // 当前对象this,即Channel传入
    return new DefaultChannelPipeline(this);
}
  • Channel通过变量pipeline持有ChannelPipeline
  • DefaultChannelPipeline的构造函数接受this为参数,因此ChannelPipeline也持有Channel

2. ChannelPipeline的拦截过滤器模式

  • ChannelPipeline中可以添加多个ChannelHandler,I/O事件在ChannelPipeline中依次传递。它也提供了添加、删除ChannelHandler的方法,如addLast()removeLast()等。

ChannelPipeline是线程安全的,可以随时添加或删除ChannelHandler。

  • ChannelPipeline中的ChannelHandler分为InboundHandlerOutBoundHandlerInboundHandler只处理I/O输入请求,OutBoundHandler只处理I/O输出请求。例如:

     ChannelPipeline p = ...;
     p.addLast("1", new InboundHandlerA());
     p.addLast("2", new InboundHandlerB());
     p.addLast("3", new OutboundHandlerA());
     p.addLast("4", new OutboundHandlerB());
     p.addLast("5", new InboundOutboundHandlerX());
    
image.png

15ChannelHandler的整体添加顺序,其中12是InboundHandler,34是OutboundHandler,而5即可以处理输入又可以处理输出。因此I/O事件的传播如上图:
输入: 1 -> 2 -> 5
输出: 5 -> 4 -> 3

  • ChannelPipeline中I/O事件的传播依靠调用ChannelHandlerContext的方法:
Inbound Outbound
fireChannelRegistered bind
fireChannelActive connect
fireChannelRead write
fireExceptionCaught flush
...... ......
public class MyInboundHandler extends {@link ChannelInboundHandlerAdapter} {
  @Override
  public void channelActive({@link ChannelHandlerContext} ctx) {
      System.out.println("Connected!");
      ctx.fireChannelActive();
  }
}

在上例中,自定义Handler MyInboundHandler在自己的channelActive方法中调用了ctx.fireChannelActive()方法,将事件传播给下一个Handler

3. ChannelPipeline中添加耗时任务的方式

当自定义Handler中需要处理耗时较长的任务时,有2种方式:

  • 添加到ChannelPipeline时,指定事件执行组EventExecutorGroup

    EventExecutorGroup group = new DefaultEventExecutorGroup(16);
    
    ChannelPipeline pipeline = ......;
    
    pipeline.addLast("decoder", new MyProtocolDecoder());
    pipeline.addLast("encoder", new MyProtocolEncoder());
    // 指定事件执行组
    pipeline.addLast(group, "handler", new MyBusinessLogicHandler());
    
  • 或者在自定义Handler中使用线程池ExecutorService处理。

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