Netty源码分析之流水线

上一篇分析Netty线程模型，今天分析Netty另外一个重点流水线Pipe。

一、流水线处理逻辑

Netty把各个事件放到Pipe中，进行自动化处理，这个做法非常棒！！思想非常独特，使用者不需要关心是哪个事件？怎么处理？用户只需要把ChannelHandler设置到Pipe中就行了。下图是Netty流水线经典处理流程：

左侧是接收到的消息处理流程，右侧是发送的消息处理流程。Netty流水线实现方式很简单，就是双向链表（非循环链表）。它把所有的ChannelHandler放到链表中，如果是read事件，它从链表头开始处理，如果是write事件，它从链表尾开处理。

二、流水线Flags

流水线Pipe不需要使用者创建，这部分对使用者来说，完全是透明的。那么在什么地方创建的呢？

protected AbstractChannel(Channel parent, EventLoop eventLoop) {    this.parent = parent;    this.eventLoop = validate(eventLoop);    unsafe = newUnsafe();    pipeline = new DefaultChannelPipeline(this);}

由上面代码可知，流水线是在创建Channel的时候，new出来的Pipe。下面先看两个函数，这个两个函数逻辑比较绕，首先是skipFlags0方法

private static int skipFlags0(Class<? extends ChannelHandler> handlerType) {    int flags = 0;    try {        if (handlerType.getMethod(                "handlerAdded", ChannelHandlerContext.class).isAnnotationPresent(Skip.class)) {            flags |= MASK_HANDLER_ADDED;        }        if (handlerType.getMethod(                "handlerRemoved", ChannelHandlerContext.class).isAnnotationPresent(Skip.class)) {            flags |= MASK_HANDLER_REMOVED;        }        ...    } catch (Exception e) {        // Should never reach here.        PlatformDependent.throwException(e);    }    return flags;}

这个里面大部分都是if判断，主要检查某个方法是否存在，并且是否设置了skip（注解），才会设置flags bit位置。我们从反方向考虑：ChannelHandlerAdapter父类这些方法都已经实现并且都存在skip注解，那么要是想某个方法不进入这个if分支，该如何做呢？

1）继承ChannelHandlerAdapter

2）复写父类中某个方法并且不要设置skip标志。

第二个方法，是findContextInbound/findContextOutbound

public ChannelHandlerContext fireChannelRegistered() {    DefaultChannelHandlerContext next = findContextInbound(MASK_CHANNEL_REGISTERED);    next.invoker.invokeChannelRegistered(next);    return this;}

private DefaultChannelHandlerContext findContextInbound(int mask) {    DefaultChannelHandlerContext ctx = this;    do {        ctx = ctx.next;    } while ((ctx.skipFlags & mask) != 0);    return ctx;}

最绕人的逻辑就是 (ctx.skipflags & mask) != 0。

假设mask是MASK_CHANNEL_REGISTERED，如果skipFlags中mask则&运算是非0，那么while循环会继续，会取下一个上下文。

从方法名findContextInbound可知，是要根据mask查找上下文。如果根据mask要想查找某个上下文，需要怎么做呢？

1) 继承ChannelHandlerAdapter

2) 复写父类中某个方法并且不要设置skip标志。

这段逻辑不好理解，可能描述也没有描述太清楚，希望网友自己在去理会啊！！说了这么多flags，它到到底有什么作用呢？它的最大作用是用于区别InBound/OutBound。不知道大家有没有疑虑，通过接口channel.pipeline().addLast(...)，设置流水线，那么netty是否怎么知道，这个handler是用于序列化？还是反序列化呢？其实就是用flags判断。这个也是netty5.0和netty4.0最大的区别。

三、流水线动态添加

Netty流水线中ChannelHandler是支持动态插入、删除的。这个特点在《Netty权威指南》中也有提到。接下来分析一下动态插入，首先看一下代码。

public void bind(int port) throws Exception {    EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();    EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();    try {        ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();        b.group(bossGroup, workerGroup)                .channel(NioServerSocketChannel.class)                .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)                .childHandler(new ChildChannelHandler());        ChannelFuture f = b.bind(port).sync();        f.channel().closeFuture().sync();    } finally {        bossGroup.shutdownGracefully();        workerGroup.shutdownGracefully();    }}private class ChildChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel> {    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {        // 将监听事件 注册到ChannelPipe流水线中 放到链表中  也可以注册多个监听事件 可以指定名字如果没有名字 会自动生成        ch.pipeline().addLast("GetTime", new TimeServerHandler());    }}

由上面代码可知，在启动服务的时候，设置了一个内部类ChildChannelHandler。该类主要用于将解码器，添加到流水线中。最开始我认为，服务启动之后，initChannel方法就会调用，其实不然，initChannel方法是在客户端与服务建链成功之后才会被调用到。那么是在具体什么代码中调用到呢？

我们在上一篇介绍线程模型时提到了register0方法，在该方法中有一行这样的代码pipeline.fireChannelRegistered()，然后调用下面几个方法：

@Overridepublic ChannelHandlerContext fireChannelRegistered() {    DefaultChannelHandlerContext next = findContextInbound(MASK_CHANNEL_REGISTERED);    next.invoker.invokeChannelRegistered(next);    return this;}

ChannelInitializer.java中的

public final void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {    ChannelPipeline pipeline = ctx.pipeline();    boolean success = false;    try {        initChannel((C) ctx.channel());        pipeline.remove(this);        ctx.fireChannelRegistered();        success = true;    } catch (Throwable t) {        logger.warn("Failed to initialize a channel. Closing: " + ctx.channel(), t);    } finally {        if (pipeline.context(this) != null) {            pipeline.remove(this);        }        if (!success) {            ctx.close();        }    }}

在这个方法中有initChannel((C)ctx.channel());这段代码就会调用到上面initChannel方法，然后在流水线中动态添加解码器。

通过上面代码，有一个地方需要再详细介绍一下，在查找ChannelHandleContext上下文，是通过MASK_CHANNEL_REGISTERED，那么在什么地方设置的这个标志呢？

private class ChildChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel> {    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {        // 将监听事件 注册到ChannelPipe流水线中 放到链表中  也可以注册多个监听事件 可以指定名字如果没有名字 会自动生成        ch.pipeline().addLast("GetTime", new TimeServerHandler());    }}

在设置childHandler时候定义了一个内部私有类，这个类继承了ChannelInitializer。父类ChannelInitializer覆写了方法channelRegistered，该方法就是MASK_CHANNEL_REGISTERED。

至此，分析Netty的流水线已经完成，有分析不到的位请大家多多指点。