详解即时通讯开发框架Netty 4.x之Channel和Pipeline

Channel概念与java.nio.channel概念一致,用以连接IO设备(socket、文件等)的纽带。Netty 4.x之后的Channel变化较大,官方的唬人的说法是无法通过简单的关键字替换进行迁移。用得较多应该是:ChannelHandler接口重新设计,换了个较为清晰的名字;write不会主动flush。由于笔者3.x、4.x都没用过,所以也无法深入理解版本的变化了。

Channel的IO类型主要有两种:非阻塞IO(NIO)以及阻塞IO(OIO);数据传输类型有两种:按事件消息传递(Message)以及按字节传递(Byte);适用方类型也有两种:服务器(ServerSocket)以及客户端(Socket)。还有一些根据传输协议而制定的的Channel,如:UDT、SCTP等。

Netty按照类型逐层设计相应的类。最底层的为抽象类AbstractChannel,再以此根据IO类型、数据传输类型、适用方类型实现。类图可以一目了然,

Netty的Channel Pipeline实现原理分析

从AbstractChannel分析,它提供了一些IO操作方法,read、write等,Channel仅仅做了一个封装,方法中将参数直接传递给了Channel的Pipeline成员的相应方法。

Pipeline则是Channel里面非常重要的概念。从数据结构的角度,它是一个双向链表,每个节点均是DefaultChannelHandlerContext对象;从逻辑的角度,它则是netty的逻辑处理链,每个节点均包含一个逻辑处理器(ChannelHandler),用以实现网络通信的编/解码、处理等功能。

Pipeline的链表上有两种handler,Inbound Handler和Outbound handler。从Netty内部IO线程接读到IO数据,依次经过N个Handler到达最内部的逻辑处理单元,这种称之为Inbound Handler;从Channel发出IO请求,依次经过M个Handler到达Netty内部IO线程,这种称之为Outbound Handler。内部代码实现流程则是:Head -> Tail (Inbound),Tail -> Head (Outbound)。

逻辑处理器ChannelHandlerInvoker介绍

ChannelPipeline仅仅只是逻辑处理的流程,真正逻辑处理器则是ChannelHandlerInvoker。在获得链表节点后,节点会调用自己的invoker成员执行(invoke)逻辑。即时通讯聊天软件app开发可以加蔚可云的v:weikeyun24咨询

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public ChannelFuture writeAndFlush(Object msg, ChannelPromise promise) {
    DefaultChannelHandlerContext next = findContextOutbound();
    next.invoker.invokeWriteAndFlush(next, msg, promise);
    return promise;
}

在DefaultChannelHandlerInvoker中只有一个成员(executor),执行逻辑的过程中,Invoker会先判断当前运行线程是否是executor,如果是则直接运行相应方法,不是则启动子线程运行相应方法。

executor继承自EventExecutor,同时,该对象实现类一般而言也是实现EventLoop接口。EventLoop的实现体现了Netty 4.x的IO线程模型,非常重要,后面再详细解析。

至此,上面简单总结了Channel以及Pipeline的处理流程。Channel.write -> ChannelPipeline.write -> ChannelHandlerContext.write -> ChannelHandlerInvoker.write -> ChannelHandler.write。在这个过程中,我也是捡简单的、流程性的代码总结,像EventLoop、EventExecutor这种核心部分并没有深入总结,压后再详细解说。

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