吃透Netty源码系列九之管道DefaultChannelPipeline详细介绍一

一些重要属性

可以看到这些属性有上一篇所说的头尾处理器上下文，通道等，还有一些属性后面会用到，也注释了：

    private static final String HEAD_NAME = generateName0(HeadContext.class);//头结点名字
    private static final String TAIL_NAME = generateName0(TailContext.class);//尾结点名字
    //为当前线程存放类型和名字的映射,避免重名
    private static final FastThreadLocal<Map<Class<?>, String>> nameCaches =
            new FastThreadLocal<Map<Class<?>, String>>() {
     
        @Override
        protected Map<Class<?>, String> initialValue() {
     
            return new WeakHashMap<Class<?>, String>();
        }
    };
//消息大小估算器更新
    private static final AtomicReferenceFieldUpdater<DefaultChannelPipeline, MessageSizeEstimator.Handle> ESTIMATOR =
            AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(
                    DefaultChannelPipeline.class, MessageSizeEstimator.Handle.class, "estimatorHandle");
    final AbstractChannelHandlerContext head;//头处理器上下文
    final AbstractChannelHandlerContext tail;//尾处理器上下文

    private final Channel channel;//通道
    private final ChannelFuture succeededFuture;//通道异步结果
    private final VoidChannelPromise voidPromise;//任意类型的一步结果
    private final boolean touch = ResourceLeakDetector.isEnabled();//是否要资源泄露检测

    private Map<EventExecutorGroup, EventExecutor> childExecutors;//事件循环组合对应的执行器
    private volatile MessageSizeEstimator.Handle estimatorHandle;//消息大小评估处理器
    private boolean firstRegistration = true;//第一次注册

    /** 如果在通道没注册到事件循环之前添加了处理器，则HandlerAdded暂时不触发，被添加到pendingHandlerCallbackHead链表中，到时候就会处理。
     * 只需要保存头结点就可以，是个链表结构，因为结点不会太多，所以用这个省内存，方便
     */
    private PendingHandlerCallback pendingHandlerCallbackHead;

    private boolean registered;//通道只注册一次，不会变了

构造方法

构造方法就已经将通道保存起来了，然后创建了头尾两个节点，是一个双向链表，还有异步回调：

  protected DefaultChannelPipeline(Channel channel) {
     
        this.channel = ObjectUtil.checkNotNull(channel, "channel");
        succeededFuture = new SucceededChannelFuture(channel, null);
        voidPromise =  new VoidChannelPromise(channel, true);

        tail = new TailContext(this);//创建尾结点
        head = new HeadContext(this);//创建头结点
		//双向链表
        head.next = tail;
        tail.prev = head;
    }

一些常见的方法

创建通道上下文

我们可以看到，创建上下文是DefaultChannelHandlerContext类型的，具体的后面会讲。

//创建通道处理器上下文
    private AbstractChannelHandlerContext newContext(EventExecutorGroup group, String name, ChannelHandler handler) {
     
        return new DefaultChannelHandlerContext(this, childExecutor(group), name, handler);
    }

头添加处理器addFirst

添加处理器能从头添加也能从尾添加，还能添加在某个结点前面，后面，或者干脆替换某个结点，原理都差不多，我们就那头添加来看看：

//最常用的添加处理器方法
    public final ChannelPipeline addFirst(ChannelHandler handler) {
     
        return addFirst(null, handler);
    }
 @Override
    public final ChannelPipeline addFirst(String name, ChannelHandler handler) {
     
        return addFirst(null, name, handler);
    }
    
//添加到head后 可以用EventExecutorGroup来执行耗时的任务，这个就是可以传入一个事件循环组来执行相应的操作
    @Override
    public final ChannelPipeline addFirst(EventExecutorGroup group, String name, ChannelHandler handler) {
     
        final AbstractChannelHandlerContext newCtx;
        synchronized (this) {
     //添加结点的时候要同步，多线程安全
            checkMultiplicity(handler);
            name = filterName(name, handler);

            newCtx = newContext(group, name, handler);//创建上下文

            addFirst0(newCtx);//添加到双向链表中

            // If the registered is false it means that the channel was not registered on an eventLoop yet.
            // In this case we add the context to the pipeline and add a task that will call
            // ChannelHandler.handlerAdded(...) once the channel is registered.
            if (!registered) {
     //通道还没注册
                newCtx.setAddPending();//设置为待添加
                callHandlerCallbackLater(newCtx, true);//设置后续的待添加的回调
                return this;
            }
//从通道获取获取执行器
            EventExecutor executor = newCtx.executor();
            if (!executor.inEventLoop()) {
     //执行器的线程不是当前线程
                callHandlerAddedInEventLoop(newCtx, executor);//添加任务到执行器
                return this;
            }
        }
        callHandlerAdded0(newCtx);//触发HandlerAdded回调
        return this;
    }

上面的方法其实会先生成一个上下文newCtx ，DefaultChannelHandlerContext类型的，处理器是传进上下文中的，然后addFirst0将上下文newCtx 添加到双向链表中，再判断通道是否有注册到事件循环上，如果没有，就将上下文设置为待添加状态，callHandlerCallbackLater设置后续来回调HandlerAdded方法，返回，如果上下文的执行器的线程不是当前线程，就添加任务到执行器里，返回，否则就触发HandlerAdded回调。

addFirst0添加到双向链表中

这个就是双向链表的添加操作，可以看到实际添加的是处理器的上下文，而且添加的位置并不是真正的头，而是头的后一个：

//双向链表添加到head后
    private void addFirst0(AbstractChannelHandlerContext newCtx) {
     
        AbstractChannelHandlerContext nextCtx = head.next;
        newCtx.prev = head;
        newCtx.next = nextCtx;
        head.next = newCtx;
        nextCtx.prev = newCtx;
    }

callHandlerCallbackLater延迟触发HandlerAdded

有这个是因为通道注册到事件循环上异步的，需要事件循环线程启动执行任务，可能在此之前已经有添加了执行器，这个时候就不能触发HandlerAdded，人家通道还没注册完，怎么能说处理器添加好了呢对吧。所以把这些都封装成后续要执行的任务，然后用单链表链起来，毕竟不会太多，而要后面要一个个去回调，所以用单链表比较合适，当然这个也可以是删除任务：

//添加处理器待执行的任务
    private void callHandlerCallbackLater(AbstractChannelHandlerContext ctx, boolean added) {
     
        assert !registered;
//添加一个处理器待执行的任务 添加或者删除
        PendingHandlerCallback task = added ? new PendingHandlerAddedTask(ctx) : new PendingHandlerRemovedTask(ctx);
        PendingHandlerCallback pending = pendingHandlerCallbackHead;
        if (pending == null) {
     
            pendingHandlerCallbackHead = task;//如果没有设置过就设置为第一个
        } else {
     //否则就添加到最后，其实就是个单链表
            // Find the tail of the linked-list.
            while (pending.next != null) {
     
                pending = pending.next;
            }
            pending.next = task;
        }
    }

其实这个主要是针对注册前的初始化通道的时候，会添加接收器，这个时候还没注册，所以是会添加待处理任务，当然这里添加到尾部，原理类似的：

callHandlerAddedInEventLoop添加触发HandlerAdded任务

如果不当前线程不是事件循环的线程，就添加一个任务，执行的时候也就是调用了callHandlerAdded0：

//添加任务到执行器
    private void callHandlerAddedInEventLoop(final AbstractChannelHandlerContext newCtx, EventExecutor executor) {
     
        newCtx.setAddPending();
        executor.execute(new Runnable() {
     
            @Override
            public void run() {
     
                callHandlerAdded0(newCtx);
            }
        });
    }

callHandlerAdded0触发上下文处理器添加事件

触发处理器上下文的callHandlerAdded方法，内部会去触发处理器的handlerAdded方法：

private void callHandlerAdded0(final AbstractChannelHandlerContext ctx) {
     
        try {
     
            ctx.callHandlerAdded();//
        } catch (Throwable t) {
     
            boolean removed = false;
            try {
     
                atomicRemoveFromHandlerList(ctx);//原子的删除处理器
                ctx.callHandlerRemoved();//触发删除回调
                removed = true;
            } catch (Throwable t2) {
     
                if (logger.isWarnEnabled()) {
     
                    logger.warn("Failed to remove a handler: " + ctx.name(), t2);
                }
            }
//异常处理
            if (removed) {
     
                fireExceptionCaught(new ChannelPipelineException(
                        ctx.handler().getClass().getName() +
                        ".handlerAdded() has thrown an exception; removed.", t));
            } else {
     
                fireExceptionCaught(new ChannelPipelineException(
                        ctx.handler().getClass().getName() +
                        ".handlerAdded() has thrown an exception; also failed to remove.", t));
            }
        }
    }

最后是AbstractChannelHandlerContext 的callHandlerAdded：

删除处理器remove

删除处理器有很多中参数，比如直接传处理器对象，也可以传处理器上下文名字等，其实原理都是删除处理器上下文，然后触发处理器的handlerRemoved方法，拿个简单的根据处理器删除分析下吧，其他的都差不多，比较好理解。

remove(ChannelHandler handler)

得先获取相应的处理器上下文，然后进行删除：

 @Override
    public final ChannelPipeline remove(ChannelHandler handler) {
     
        remove(getContextOrDie(handler));
        return this;
    }

getContextOrDie(ChannelHandler handler)

根据处理器获取上下文：

 //根据处理器获取相应的处理器上下文
    private AbstractChannelHandlerContext getContextOrDie(ChannelHandler handler) {
     
        AbstractChannelHandlerContext ctx = (AbstractChannelHandlerContext) context(handler);
        if (ctx == null) {
     
            throw new NoSuchElementException(handler.getClass().getName());
        } else {
     
            return ctx;
        }
    }

getContextOrDie(ChannelHandler handler)

从头遍历，获取处理器相同的上下文：

//根据处理器获取上下文
    @Override
    public final ChannelHandlerContext context(ChannelHandler handler) {
     
        ObjectUtil.checkNotNull(handler, "handler");

        AbstractChannelHandlerContext ctx = head.next;
        for (;;) {
     

            if (ctx == null) {
     
                return null;
            }

            if (ctx.handler() == handler) {
     
                return ctx;
            }

            ctx = ctx.next;
        }
    }

remove(final AbstractChannelHandlerContext ctx)

删除也需要同步，而且断链的方法也是同步的，其他跟添加类似，如果没注册就会提交任务，否则最后就会直接触发处理器的handlerRemoved方法：

    private synchronized void atomicRemoveFromHandlerList(AbstractChannelHandlerContext ctx) {
     
        AbstractChannelHandlerContext prev = ctx.prev;
        AbstractChannelHandlerContext next = ctx.next;
        prev.next = next;
        next.prev = prev;
    }

 private AbstractChannelHandlerContext remove(final AbstractChannelHandlerContext ctx) {
     
        assert ctx != head && ctx != tail;

        synchronized (this) {
     
            atomicRemoveFromHandlerList(ctx);

            // If the registered is false it means that the channel was not registered on an eventloop yet.
            // In this case we remove the context from the pipeline and add a task that will call
            // ChannelHandler.handlerRemoved(...) once the channel is registered.
            if (!registered) {
     
                callHandlerCallbackLater(ctx, false);
                return ctx;
            }

            EventExecutor executor = ctx.executor();
            if (!executor.inEventLoop()) {
     
                executor.execute(new Runnable() {
     
                    @Override
                    public void run() {
     
                        callHandlerRemoved0(ctx);
                    }
                });
                return ctx;
            }
        }
        callHandlerRemoved0(ctx);
        return ctx;
    }

callHandlerRemoved0(final AbstractChannelHandlerContext ctx)

触发上下文的删除事件：

//上下文删除回调
    private void callHandlerRemoved0(final AbstractChannelHandlerContext ctx) {
     
        // Notify the complete removal.
        try {
     
            ctx.callHandlerRemoved();
        } catch (Throwable t) {
     
            fireExceptionCaught(new ChannelPipelineException(
                    ctx.handler().getClass().getName() + ".handlerRemoved() has thrown an exception.", t));
        }
    }

销毁所有处理器destroy

如果触发管道卸载事件，并且通道关闭了，这个时候就要销毁管道里的处理器啦：

 private synchronized void destroy() {
     
        destroyUp(head.next, false);
    }

destroyUp

你会发现，其实他就是从head开始遍历到tail ，然后调用destroyDown开进行销毁，这里为什么不是直接destroyDown销毁呢，就是不想阻塞当前的IO线程，让上下文执行器的线程来做这个事，所以给上下文的执行器添加了任务去销毁，任务一旦遍历到tail，就开始调用destroyDown：

    private void destroyUp(AbstractChannelHandlerContext ctx, boolean inEventLoop) {
     
        final Thread currentThread = Thread.currentThread();
        final AbstractChannelHandlerContext tail = this.tail;
        for (;;) {
     
            if (ctx == tail) {
     
                destroyDown(currentThread, tail.prev, inEventLoop);
                break;
            }

            final EventExecutor executor = ctx.executor();
            if (!inEventLoop && !executor.inEventLoop(currentThread)) {
     //不是在同一线程，就提交个任务给执行器
                final AbstractChannelHandlerContext finalCtx = ctx;
                executor.execute(new Runnable() {
     
                    @Override
                    public void run() {
     
                        destroyUp(finalCtx, true);
                    }
                });
                break;
            }

            ctx = ctx.next;//遍历到下一个
            inEventLoop = false;//不是同一个线程，要添加任务给执行器
        }
    }

destroyDown

这个就是从尾到头遍历结点，然后从双向链表中删除，同样也是不希望阻塞IO线程，也会用上下文执行器添加任务来执行：

 private void destroyDown(Thread currentThread, AbstractChannelHandlerContext ctx, boolean inEventLoop) {
     
        // We have reached at tail; now traverse backwards.
        final AbstractChannelHandlerContext head = this.head;
        for (;;) {
     
            if (ctx == head) {
     //直到head，停止
                break;
            }

            final EventExecutor executor = ctx.executor();
            if (inEventLoop || executor.inEventLoop(currentThread)) {
     
                atomicRemoveFromHandlerList(ctx);//从双向链表中删除
                callHandlerRemoved0(ctx);//回调
            } else {
     //当前线程不是执行器线程就提交任务
                final AbstractChannelHandlerContext finalCtx = ctx;
                executor.execute(new Runnable() {
     
                    @Override
                    public void run() {
     
                        destroyDown(Thread.currentThread(), finalCtx, true);
                    }
                });
                break;
            }

            ctx = ctx.prev;//找到前驱
            inEventLoop = false;//尽可能线程任务来执行
        }
    }

处理器上下文命名generateName

如果我们不传名字的话，他会进行自动命名，不同类型的第一次就是命名成xx#0，如果有同名的存在链表中的就再命名，就会后面的数字+1，就像xx#1,xx#2这种，这样就同类型也去重了，我们来看下主要的方法：

 private String generateName(ChannelHandler handler) {
     
        Map<Class<?>, String> cache = nameCaches.get();//获得类型缓存名字
        Class<?> handlerType = handler.getClass();
        String name = cache.get(handlerType);
        if (name == null) {
     
            name = generateName0(handlerType);
            cache.put(handlerType, name);
        }

        if (context0(name) != null) {
     //避免冲突，重命名，最后的编号+1
            String baseName = name.substring(0, name.length() - 1); // Strip the trailing '0'.
            for (int i = 1;; i ++) {
     
                String newName = baseName + i;//标号+1 baseName#i
                if (context0(newName) == null) {
     //直到没有重复的为止
                    name = newName;
                    break;
                }
            }
        }
        return name;
    }

其实做的就是比如我以前有上下文#0,上下文#1,那现在新的就是上下文#2。

篇幅有点长了，下一篇继续吧。

好了，今天就到这里了，希望对学习理解有帮助，大神看见勿喷，仅为自己的学习理解，能力有限，请多包涵。