Netty 处理连接那些事

 戳蓝字「TopCoder」关注我们哦！

编者注：Netty是Java领域有名的开源网络库，特点是高性能和高扩展性，因此很多流行的框架都是基于它来构建的，比如我们熟知的Dubbo、Rocketmq、Hadoop等，针对高性能RPC，一般都是基于Netty来构建，比如soft-bolt。总之一句话，Java小伙伴们需要且有必要学会使用Netty并理解其实现原理。

关于Netty的入门讲解可参考：Netty 入门，这一篇文章就够了

Netty的连接处理就是IO事件的处理，IO事件包括读事件、ACCEPT事件、写事件和OP_CONNECT事件。

IO事件的处理是结合ChanelPipeline来做的，一个IO事件到来，首先进行数据的读写操作，然后交给ChannelPipeline进行后续处理，ChannelPipeline中包含了channelHandler链（head + 自定义channelHandler + tail）。

使用channelPipeline和channelHandler机制，起到了解耦和可扩展的作用。一个IO事件的处理，包含了多个处理流程，这些处理流程正好对应channelPipeline中的channelHandler。如果对数据处理有新的需求，那么就新增channelHandler添加到channelPipeline中，这样实现很6，以后自己写代码可以参考。

说到这里，一般为了满足扩展性要求，常用2种模式：

• 方法模板模式：模板中定义了各个主流程，并且留下对应hook方法，便于扩展。

• 责任链模式：串行模式，可以动态添加链数量和对应回调方法。

netty的channelHandler的channelPipeline可以理解成就是责任链模式，通过动态增加channelHandler可达到复用和高扩展性目的。

了解netty连接处理机制之前需要了解下NioEventLoop模型，其中处理连接事件的架构图如下：

对应的处理逻辑源码为：

 1// 处理各种IO事件
 2private void processSelectedKey(SelectionKey k, AbstractNioChannel ch) {
 3    final AbstractNioChannel.NioUnsafe unsafe = ch.unsafe();
 4
 5    try {
 6        int readyOps = k.readyOps();
 7        if ((readyOps & SelectionKey.OP_CONNECT) != 0) {
 8            // OP_CONNECT事件，client连接上客户端时触发的事件
 9            int ops = k.interestOps();
10            ops &= ~SelectionKey.OP_CONNECT;
11            k.interestOps(ops);
12            unsafe.finishConnect();
13        }
14
15        if ((readyOps & SelectionKey.OP_WRITE) != 0) {
16            ch.unsafe().forceFlush();
17        }
18
19        if ((readyOps & (SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_ACCEPT)) != 0 || readyOps == 0) {
20            // 注意，这里读事件和ACCEPT事件对应的unsafe实例是不一样的
21            // 读事件 -> NioByteUnsafe,  ACCEPT事件 -> NioMessageUnsafe
22            unsafe.read();
23        }
24    } catch (CancelledKeyException ignored) {
25        unsafe.close(unsafe.voidPromise());
26    }
27}

从上面代码来看，事件主要分为3种，分别是OP_CONNECT事件、写事件和读事件（也包括ACCEPT事件）。下面分为3部分展开：

ACCEPT事件

 1// NioMessageUnsafe
 2public void read() {
 3    assert eventLoop().inEventLoop();
 4    final ChannelConfig config = config();
 5    final ChannelPipeline pipeline = pipeline();
 6    final RecvByteBufAllocator.Handle allocHandle = unsafe().recvBufAllocHandle();
 7    allocHandle.reset(config);
 8
 9    boolean closed = false;
10    Throwable exception = null;
11    try {
12        do {
13            // 调用java socket的accept方法，接收请求
14            int localRead = doReadMessages(readBuf);
15            // 增加统计计数
16            allocHandle.incMessagesRead(localRead);
17        } while (allocHandle.continueReading());
18    } catch (Throwable t) {
19        exception = t;
20    }
21
22    // readBuf中存的是NioChannel
23    int size = readBuf.size();
24    for (int i = 0; i < size; i ++) {
25        readPending = false;
26        // 触发fireChannelRead
27        pipeline.fireChannelRead(readBuf.get(i));
28    }
29    readBuf.clear();
30    allocHandle.readComplete();
31    pipeline.fireChannelReadComplete();
32}

连接建立好之后就该连接的channel注册到workGroup中某个NIOEventLoop的selector中，注册操作是在fireChannelRead中完成的，这一块逻辑就在ServerBootstrapAcceptor.channelRead中。

 1// ServerBootstrapAcceptor
 2public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
 3    final Channel child = (Channel) msg;
 4
 5    // 设置channel的pipeline handler，及channel属性
 6    child.pipeline().addLast(childHandler);
 7    setChannelOptions(child, childOptions, logger);
 8
 9    for (Entry, Object> e: childAttrs) {
10        child.attr((AttributeKey