netty源码死磕8

Pipeline outbound 出站流程揭秘

1. Pipeline outbound流程

1.1. 出站的定义

简单回顾一下。

出站(outbound) 操作,通常是处于上层的Netty channel,去操作底层Java  NIO channel/OIO Channel。

主要出站(outbound)操作如下:

1. 端口绑定 bind

2. 连接服务端 connect

3. write写通道

4.  flush刷新通道

5.  read读通道

6. 主动断开连接 disconnect

7. 主动关闭通道 close

最为常见,也是最容易理解的出站操作,是第3个操作 —— write写通道。

一个Netty Channel的write 出站操作 实例:

// server向 Channel写登录响应
ctx.channel().write(“恭喜,登录成功”); //....

1.2. 出站处理器Handler

对于出站操作,有相应的出站Handler处理器。

有四个比较重要的出站Handler类。

这个四个 Handler 相关的类结构图如下:

在抽象的ChannelOutboundHandler 接口中,定义了所有的出站操作的方法声明。

在ChannelOutboundHandlerAdapter 出站适配器中,提供了出站操作的默认实现。如果要实现定制的出站业务逻辑,继承ChannelOutboundHandlerAdapter 适配器即可。ChannelOutboundHandlerAdapter 面向的是通用的出站处理场景。

有一个特殊场景的出站处理器——HeadContext。先按下不表,稍候重点介绍。

1.3. 出站的上下文包裹器Context

虽然有专门的Handler,但是,并没有专门的出站Context上下文包裹器。

强调一下:

没有单独的出站上下文Context基类。出站和入站,复用了同一个上下文Context基类。它就是AbstractChannelHandlerContext。

在这个AbstractChannelHandlerContext基类中,定义了每一个出站操作的默认实现。

基本的出站方法如下:

AbstractChannelHandlerContext.bind(SocketAddress, ChannelPromise)

AbstractChannelHandlerContext.connect(SocketAddress,SocketAddress, hannelPromise)

AbstractChannelHandlerContext.write(Object, ChannelPromise)

AbstractChannelHandlerContext.flush()

AbstractChannelHandlerContext.read()

AbstractChannelHandlerContext.disconnect(ChannelPromise)

AbstractChannelHandlerContext.close(ChannelPromise)

赘述一遍:

Context类型的接口是ChannelHandlerContext,抽象的基类是AbstractChannelHandlerContext。

出站和入站的区分,通过基类AbstractChannelHandlerContext的两个属性来完成——outbound、intbound。

出站Context的两个属性的值是:

(1)AbstractChannelHandlerContext基类对象的属性outbound的值为false

(2)AbstractChannelHandlerContext基类对象的属性intbound值为true

Pipeline 的第一个节点HeadContext,outbound属性值为true,所以一个典型的出站上下文。

1.4. 流逼哄哄的HeadContext

为什么说流逼哄哄呢?

因为:HeadContext不光是一个出站类型的上下文Context, 而且它完成整个出站流程的最后一棒。

不信,看源码:

final class HeadContext extends AbstractChannelHandlerContext
implements ChannelOutboundHandler, ChannelInboundHandler {
private final Unsafe unsafe;
HeadContext(DefaultChannelPipeline pipeline) {
//父类构造器
super(pipeline, null, HEAD_NAME, false, true);
//... } }

在HeadContext的构造器中,调用super 方法去初始化基类AbstractChannelHandlerContext实例。

注意,第四个、第五个参数非常重要

第四个参数false,此参数对应是是基类inbound的值,表示Head不是入站Context。

第五个参数true,此参数对应是是基类outbound的值,表示Head是一个出站Context。

所以,在作为上下文Context角色的时候,HeadContext是黑白分明的、没有含糊的。它就是一个出站上下文

但是,顺便提及一下,HeadContext还承担了另外的两个角色:

(1)入站处理器

(2)出站处理器

所以,总计一下,其实HeadContext 承担了3个角色。

HeadContext作为Handler处理器的角色使用的时候,HeadContext整个Handler是一个两面派,承担了两个Handler角色:

(1)HeadContext是一个入站Handler。HeadContext 是入站流水线处理处理的起点。是入站Handler队列的排头兵。

(2)HeadContext是一个出站Handler。HeadContext 是出站流水线处理的终点,完成了出站的最后棒—— 执行最终的Java IO Channel底层的出站方法。

整个出站处理的流水线,是如何一步一步,流转到最后一棒的呢?

1.5. TailContext出站流程的起点

出站处理,起点在TailContext。

这一点,和入站处理的流程刚好反过来。

在Netty 的Pipeline流水线上,出站流程的起点是TailContext,终点是HeadContext,流水线执行的方向是从尾到头。

强调再强调:

出站流程,只有outbound 类型的 Context 参与。inbound 类型的上下文Context不参与(TailContext另说)。

上图中,橙色的是outbound Context ,是出站类型,肯定参与出站流程的。紫色的是inbound context,是入站类型的上下文Context。

上图中,橙色的Context有两个,分别是EncoderContext和HeaderContext两个Context。EncoderContext 负责出站报文的编码,一般将Java 对象编码成特定格式的传输数据包data  package。HeaderContext 负责将数据包写出到Channel 通道。

在Pipeline创建的时候,加入Handler之前,Pipeline就是有两个默认的Context——HeadContext,和TailContext。

最初的Pipeline结构,如下图所示:

TailContext是出站起点,HeadContext是出站的终点。也就是说,Pipeline 从创建开始,就具已经备了Channel出站操作的能力的。

关键的问题是:作为出站的起点,为什么TailContext不是橙色呢?

首先,TailContext不是outbound类型,反而,是inbound入站类型的上下文包裹器。

其次,TailContext 在出站流水线上,仅仅是承担了一个启动工作,寻找出第一个真正的出站Context,并且,将出站的第一棒交给他。

总之,在出站流程上,TailContext作用,只是一把钥匙,仅此而已。

1.6. 出站write操作的流程实例

老规则,先上例子。

以最为常见、最好理解的出站操作——Netty  Channel 出站write操作为例,将outbound处理出站流程做一个详细的描述。

整个写出站的入站处理流程图,如下:


1.7. 出站操作的最初源头

再看一次Netty Channel的write出站实例:

// server向客户 Channel写登录响应
ctx.channel().write(“恭喜,登录成功”); //....

写操作一般的源头是从Netty 的通道channel开始的。当服务器需要发送一个业务消息到客户端,会使用到之前打开的客户端通道channel,调用通道channel的出站写操作write方法,完成写操作。

这个write方法的Netty 源码,在基类AbstractChannel 实现了一个基础的版本。

代码如下:

public abstract class AbstractChannel extends DefaultAttributeMap implements Channel

{

 //…

@Override
public ChannelFuture write(Object msg) {
return pipeline.write(msg);
} //… }

回忆一下通道和流水线的关系:一个通道一个pipeline流水线。一个流水线串起来一系列的Handler。

所以,通道将出站的操作,直接委托给了自己的成员——pipeline流水线。直接调用pipeline流水线的出站操作去完成。

也就是说,Channel 是甩手掌柜,将出站操作委托给了Pipeline。然而,Pipeline还是一个甩手掌柜。

Pipeline直接甩给了谁呢?

Pipeline 将出站操作,甩给双向链表的最后一个节点—— tail 节点。Pipeline的源码如下:

public class ChannelPipeline …..

{

//…

@Override

public final ChannelFuture write(Object msg) {

  return tail.write(msg);

}

//…

}

于是乎,在pipeline的链表上,tail节点,偏偏就是出站操作的启动节点。

1.8. Tail是出站操作的起点

TailContext 类的定义中,并没有实现 write写出站的方法。这个write(Object msg) 方法,定义在TailContext的基类——AbstractChannelHandlerContext 中。

代码如下:

abstract class AbstractChannelHandlerContext

extends DefaultAttributeMap implements ChannelHandlerContext

{

//……

@Override

public ChannelFuture write(Object msg) {

//….

return write(msg, newPromise());

}

@Override

public ChannelFuture write(final Object msg, final ChannelPromise promise) {

//…

write(msg, false, promise);

return promise;

}

//……

@Override

public ChannelPromise newPromise() {

return new DefaultChannelPromise(channel(), executor());

}

//第三个重载的write

 private void write(Object msg, boolean flush, ChannelPromise promise)  {

       //...

   //找出下一棒 next

     AbstractChannelHandlerContext next = findContextOutbound();

       //....

    //执行下一棒 next.invoke

       next.invokeWrite(msg, promise);

       //...

 }

}

有三个版本的write重载方法:

ChannelFuture write(Object msg)

ChannelFuture write(Object msg,ChannelPromise promise)

ChannelFuture write(Object msg, boolean flush,ChannelPromise promise)

调用的次序是:

第一个调用第二个,第二个调用第三个。

第一个write 创建了一个ChannelPromise 对象,这个对象实例非常重要。因为Netty的write出站操作,并不一定是一调用write就立即执行,更多的时候是异步执行的。write返回的这个ChannelPromise 对象,是专门提供给业务程序,用来干预异步操作的过程。

可以通过ChannelPromise 实例,监听异步处理的是否结束,完成write出站正真执行后的一些业务处理,比如,统计出站操作执行的时间等等。

ChannelPromise 接口,继承了 Netty 的Future的接口,使用了Future/Promise 模式。这个是一种异步处理干预的经典的模式。疯狂创客圈另外开了一篇文章,专门讲述Future/Promise 模式。

第二个write,最为单薄。简单的直接调用第三个write,调用前设置flush 参数的值为false。flush 参数,表示是否要将缓冲区ByteBuf中的数据,立即写入Java IO Channel底层套接字,发送出去。一般情况下,第二个write设置了false,表示不立即发出,尽量减少底层的发送,提升性能。

第三个write,最为重要,也最为复杂。分成两步,第一步是找出下一棒 next,下一棒next也是一个出站Context。第二步是,执行下一棒的invoke方法,也即是next.invokeWrite(msg, promise);

完成以上的三步操作,TailContext 终于将write出站的实际工作,交到了第一棒outbound Context的手中。

至此,TailContext终于完成的启动write流程的使命。

1.9. 出站流程小迭代的五个动作

一般来说,Pipeline上会有多个OutBound Context(包裹着Handler),每一个OutBound Context 的处理,可以看成是大的流水处理中的一次小迭代。

每一个小迭代,有五个动作。

五个动作,具体如下:

(1)context.write(msg,promise)

(2)context.write(msg,flush,promise)

(3)context.findContextOutbound();

(4)next.invokeWrite(msg,promise)

(5)handler.write(this,msg,promise)

Context中的write(msg,promise)方法,是整个小迭代的起点。局部的流程图如下:

整个五个动作中,只有第五步在Handler中定义。其他的四步,都在Context中定义。

第一步、第二步的 write 方法在前面已经详细介绍过了。这两步主要完成promise实例的 创建,flush 参数的设置。

现在到了比较关键的步骤:第三步。这一步是寻找出站的下一棒。

1.10. findContextOutbound找出下一棒

出站流程的寻找下一棒的工作,和入站处理的寻找下一棒的方向,刚好反过来。

出站流程,查找的方向是从尾到头。这就用到的双向链表的指针是prev——向前的指针。具体来说,从当前的context开始,不断的使用prev指针,进行循环迭代查找。一直找到终点HeadContext,结束。

Netty源码如下:

abstract class AbstractChannelHandlerContext extends DefaultAttributeMap implements ChannelHandlerContext

{

//…
private AbstractChannelHandlerContext findContextOutbound() {
AbstractChannelHandlerContext ctx = this;
do {
ctx = ctx.prev;
} while (!ctx.outbound);
return ctx;
} //… }

这个是一个标准的链表的前向查询。

每一次的查找,this表示当前的查询所在的context 节点,this.prev表示前一个context节点。

查找时,用到的双向链表的指针是prev——向前的指针。通过while循环,一直往Pipeline的前面查找,如果前面的context不是outbound出站上下文,则一直向前。直到,直到,一直到查找出下一个出站Context上下文为止。

最初的查找,从TailContext开始,this就是TailContext。后续的每一次查找,都是从当前的Context上下文开始的。

1.11. context的invokeWrite

找到下一棒出站Context后,执行context的invokeWrite的操作。

源码如下:

abstract class AbstractChannelHandlerContext

extends DefaultAttributeMap implements ChannelHandlerContext

{

//……

    private void invokeWrite(Object msg, ChannelPromise promise) {

        //...

            invokeWrite0(msg, promise);

       //...

    }

//……

    private void invokeWrite0(Object msg, ChannelPromise promise) {

        try {

            ((ChannelOutboundHandler) handler()).write(this, msg, promise);

        } catch (Throwable t) {

            notifyOutboundHandlerException(t, promise);

        }

    }

}

context的invokeWrite操作,最终调用到了其所包裹的handler的write方法。完成 定义在handler中的业务处理动作。

1.12. 默认的write出站实现

默认的write 出站方法的实现,定义在ChannelOutboundHandlerAdapter 中。write方法的源码如下:

public class ChannelOutboundHandlerAdapter
extends ChannelHandlerAdapter
implements ChannelOutboundHandler
{
//……
@Override
public void write(ChannelHandlerContext ctx,
Object msg, ChannelPromise promise) throws Exception
{
ctx.write(msg, promise);
}
//……
}

Handler的write出站操作,已经到了一轮出站小迭代的最后一步。这个默认的write方法,简单的调用context. write方法,回到了小迭代的第一步。

换句话说,默认的ChannelOutboundHandlerAdapter 中的handler方法,是流水线的迭代一个一个环节前后连接起来,的关键的一小步,保证了流水线不被中断掉。

反复进行小迭代,迭代处理完中间的业务handler之后,就会走到流水线的HeadContext。

1.13. HeadContext出站的最后一棒

在出站迭代处理pipeline的最后一步, 会来到HeadContext。

HeadContext是如何完成最后一棒的呢?

上源码:

final class HeadContext extends AbstractChannelHandlerContext
implements ChannelOutboundHandler, ChannelInboundHandler
{
private final Unsafe unsafe;
HeadContext(DefaultChannelPipeline pipeline) {
//父类构造器
super(pipeline, null, HEAD_NAME, false, true);
this.unsafe = pipeline.channel().unsafe();
//...
} public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) throws Exception {
this.unsafe.write(msg, promise);
}
}

HeadContext 包含了一个unsafe 成员。 这个unsafe 成员,是一个只供在netty内部使用的类型。

unsafe 主要功能,就是完成对 Java NIO 底层Channel的写入 。

由此可见,在Netty中的三大上下文包裹器HeadContext、TailContext 、 DefaultChannelHandlerContext中,HeadContext是离 Java NIO 底层Channel最近的地方。三大包裹器,除了HeadContext,也没有谁包含Unsafe。对完成出站的最终操作职能来说,没有谁比HeadContext 更加直接。所以,这个出站处理的最后一棒,只能是HeadContext 了,呵呵。

至此为止,write出站的整个流水线流程,已经全部讲完。

从具体到抽象,我们再回到出站处理的通用流程。

1.14. 出站操作的全流程

基本上,在流程上,所有的出站事件的处理过程,是一致的。

为了方便说明,使用OUT_EVT符号代替一个通用出站操作。

通用的出站Outbound操作处理过程,大致如下:

(1)channel.OUT_EVT(msg);

(2)pipeline.OUT_EVT(msg);

(3)context.OUT_EVT(msg);

(4)context.OUT_EVT(msg,promise);

(5)context.OUT_EVT(msg,flush,promise);

(6)context.findContextOutbound();

(7)next.invoke(msg,flush,promise);

(8)handle.OUT_EVT(context,msg,promise);

(9)context.OUT_EVT(msg,promise);

上面的流程,如果短时间内看不懂,可以在回头看看write出站的实例。



无编程不创客,无案例不学习。疯狂创客圈,一大波高手正在交流、学习中!

疯狂创客圈 Netty 死磕系列 10多篇深度文章: 【博客园 总入口】  QQ群:104131248

Pipeline outbound的更多相关文章

  1. Pipeline inbound(netty源码7)

    netty源码死磕7  Pipeline 入站流程详解 1. Pipeline的入站流程 在讲解入站处理流程前,先脑补和铺垫一下两个知识点: (1)如何向Pipeline添加一个Handler节点 ( ...

  2. 疯狂创客圈 JAVA死磕系列 总目录

    无编程不创客,无案例不学习.疯狂创客圈,一大波高手正在交流.学习中! 疯狂创客圈 Java 死磕系列: [博客园 总入口]  QQ群:104131248 [Java 聊天室] 实战从0开始,打造100 ...

  3. 反应器模式 vs 观察者模式

    反应器模式(Reactor pattern)与观察者模式(Observer pattern) 反应器模式 是一种为处理服务请求并发提交到一个或者多个服务处理程序的事件设计模式.当请求抵达后,服务处理程 ...

  4. 反应器模式 vs 生产者消费者模式

    相似点: 从结构上,反应器模式有点类似生产者消费者模式,即有一个或多个生产者将事件放入一个Queue中,而一个或多个消费者主动的从这个Queue中Poll事件来处理: 不同点: Reactor模式则并 ...

  5. Netty聊天室-源码

    目录 Netty聊天室 源码工程 写在前面 [百万级流量 聊天室实战]: [分布式 聊天室] [Spring +Netty]: [Netty 原理] 死磕 系列 [提升篇]: [内力大增篇]: 疯狂创 ...

  6. dubbo系列十一、dubbo transport层记录

    前言 在dubbo接口方法重载且入参未显式指定序列化id导致ClassCastException分析时候用到了dubbo的通信层和编解码,dubbo有个transport层,默认使用netty4进行网 ...

  7. Netty源码分析第4章(pipeline)---->第5节: 传播outbound事件

    Netty源码分析第五章: pipeline 第五节: 传播outBound事件 了解了inbound事件的传播过程, 对于学习outbound事件传输的流程, 也不会太困难 在我们业务代码中, 有可 ...

  8. 图解Netty之Pipeline、channel、Context之间的数据流向。

    声明:本文为原创博文,禁止转载.       以下所绘制图形均基于Netty4.0.28版本. 一.connect(outbound类型事件)  当用户调用channel的connect时,会发起一个 ...

  9. Netty 的 inbound 与 outbound, 以及 InboundHandler 的 channelInactive 与 OutboundHandler 的 close

    先看一个例子. 有一个简单 Server public class SimpleServer { public static void main(String[] args) throws Excep ...

随机推荐

  1. 又见The request sent by the client was syntactically incorrect ()

    前几天遇到过这个问题(Ref:http://www.cnblogs.com/xiandedanteng/p/4168609.html),问题在页面的组件name和和注解的@param名匹配不对,这个好 ...

  2. 【BIEE】08_修改浏览器标题栏显示内容

    打开分析,我们可以看到标题栏中显示的BIEE默认的,现在想要把这个修改为自定义的 打开文件路径: D:\obiee\Oracle_BI1\bifoundation\web\msgdb\l_zh-CN\ ...

  3. shell脚本检测网络是否畅通

    shell初始化安装脚本执行时,需从网络上安装一些rpm包,所有需要先检测网络的畅通性, 代码 #检测网络链接&&ftp上传数据 function networkAndFtp() { ...

  4. c#关于int(或其他类型)的字段在对象初始化时默认初始化问题的解决方法

    问题: c#的wcf服务接口在后台通过自定义对象接收前台参数的时候,前台参数即使不传int类型的字段值,后台也会默认初始化为0,由于很多表示状态的int字段都是从0开始的,导致查询的时候有些不想参与查 ...

  5. 工作总结 1 sql写法 insert into select from 2 vs中 obj文件和bin文件 3 npoi 模板copy CopySheet 最好先全部Copy完后 再根据生成sheet写数据 4 sheet.CopyRow(rowsindex, rowsindex + x); 5 npoi 复制模板如果出现单元格显示问题

    我们可以从一个表中复制所有的列插入到另一个已存在的表中: INSERT INTO table2SELECT * FROM table1; 或者我们可以只复制希望的列插入到另一个已存在的表中: INSE ...

  6. scikit-learn---PCA(Principle Component Analysis)---KNN(image classifier)

    摘要:PCA为非监督分类方法,常用于数据降维.为监督分类数据预处理,本例采用PCA对人脸特征提取先做降维处理,然后使用KNN算法对图片进行分类 ##1.PCA简介 设法将原来变量重新组合成一组新的互相 ...

  7. Https所涉及名词及相关后缀名解释

    HTTPS: HTTPS(全称:Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer),是以安全为目标的HTTP通道,简单讲是HTTP的安全版.即 ...

  8. JS input 银行卡号格式转换

    replace(/\D/g,'').replace(/....(?!$)/g,'$& ')

  9. ANDROID L——Material Design具体解释(主题和布局)

    转载请注明本文出自大苞米的博客(http://blog.csdn.net/a396901990).谢谢支持! Android L: Google已经确认Android L就是Android Lolli ...

  10. HttpClient远程调用接口

    详细参考这个博文:http://www.cnblogs.com/itliucheng/p/5065619.html 一.get请求: //关键代码就这几行 String urlNameString = ...