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Netty源码分析 (四)----- ChannelPipeline

Netty源码分析 (四)----- ChannelPipeline

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123456819 | 显示全部楼层 发表于: 2019-11-14 12:20:00
123456819 发表于: 2019-11-14 12:20:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
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netty在服务端端口绑定和新连接建立的过程中会建立相应的channel,而与channel的动作密切相关的是pipeline这个概念,pipeline像是可以看作是一条流水线,原始的原料(字节流)进来,经过加工,最后输出
pipeline 初始化

在上一篇文章中,我们已经知道了创建NioSocketChannel的时候会将netty的核心组件创建出来
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pipeline是其中的一员,在下面这段代码中被创建NioSocketChannel中保存了pipeline的引用
DefaultChannelPipelinepipeline中保存了channel的引用,创建完pipeline之后,整个pipeline是这个样子的
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pipeline中的每个节点是一个ChannelHandlerContext对象,每个context节点保存了它包裹的执行器 ChannelHandler 执行操作所需要的上下文,其实就是pipeline,因为pipeline包含了channel的引用,可以拿到所有的context信息
pipeline添加节点

下面是一段非常常见的客户端代码首先,用一个spliter将来源TCP数据包拆包,然后将拆出来的包进行decoder,传入业务处理器BusinessHandler,业务处理完encoder,输出
整个pipeline结构如下
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我用两种颜色区分了一下pipeline中两种不同类型的节点,一个是 ChannelInboundHandler,处理inBound事件,最典型的就是读取数据流,加工处理;还有一种类型的Handler是 ChannelOutboundHandler, 处理outBound事件,比如当调用writeAndFlush()类方法时,就会经过该种类型的handler
不管是哪种类型的handler,其外层对象 ChannelHandlerContext 之间都是通过双向链表连接,而区分一个 ChannelHandlerContext到底是in还是out,在添加节点的时候我们就可以看到netty是怎么处理的
DefaultChannelPipeline这里简单地用synchronized方法是为了防止多线程并发操作pipeline底层的双向链表
我们还是逐步分析上面这段代码
检查是否有重复handler

在用户代码添加一条handler的时候,首先会查看该handler有没有添加过netty使用一个成员变量added标识一个channel是否已经添加,上面这段代码很简单,如果当前要添加的Handler是非共享的,并且已经添加过,那就抛出异常,否则,标识该handler已经添加
由此可见,一个Handler如果是sharable的,就可以无限次被添加到pipeline中,我们客户端代码如果要让一个Handler被共用,只需要加一个@Sharable标注即可,如下而如果Handler是sharable的,一般就通过spring的注入的方式使用,不需要每次都new 一个
isSharable() 方法正是通过该Handler对应的类是否标注@Sharable来实现的
ChannelHandlerAdapter通过反射判断是否有Sharable.class注解
创建节点

回到主流程,看创建上下文这段代码这里我们需要先分析 filterName(name, handler) 这段代码,这个函数用于给handler创建一个唯一性的名字显然,我们传入的name为null,netty就给我们生成一个默认的name,否则,检查是否有重名,检查通过的话就返回
netty创建默认name的规则为 简单类名#0,下面我们来看些具体是怎么实现的netty使用一个 FastThreadLocal(后面的文章会细说)变量来缓存Handler的类和默认名称的映射关系,在生成name的时候,首先查看缓存中有没有生成过默认name(简单类名#0),如果没有生成,就调用generateName0()生成默认name,然后加入缓存
接下来还需要检查name是否和已有的name有冲突,调用context0(),查找pipeline里面有没有对应的contextcontext0()方法链表遍历每一个 ChannelHandlerContext,只要发现某个context的名字与待添加的name相同,就返回该context,最后抛出异常,可以看到,这个其实是一个线性搜索的过程
如果context0(name) != null 成立,说明现有的context里面已经有了一个默认name,那么就从 简单类名#1 往上一直找,直到找到一个唯一的name,比如简单类名#3
如果用户代码在添加Handler的时候指定了一个name,那么要做到事仅仅为检查一下是否有重复处理完name之后,就进入到创建context的过程,由前面的调用链得知,group为null,因此childExecutor(group)也返回null
DefaultChannelPipelineDefaultChannelHandlerContext构造函数中,DefaultChannelHandlerContext将参数回传到父类,保存Handler的引用,进入到其父类
AbstractChannelHandlerContextnetty中用两个字段来表示这个channelHandlerContext属于inBound还是outBound,或者两者都是,两个boolean是通过下面两个小函数来判断(见上面一段代码)
DefaultChannelHandlerContext通过instanceof关键字根据接口类型来判断,因此,如果一个Handler实现了两类接口,那么他既是一个inBound类型的Handler,又是一个outBound类型的Handler,比如下面这个类
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常用的,将decode操作和encode操作合并到一起的codec,一般会继承 MessageToMessageCodec,而MessageToMessageCodec就是继承ChannelDuplexHandler
MessageToMessageCodeccontext 创建完了之后,接下来终于要将创建完毕的context加入到pipeline中去了
添加节点
用下面这幅图可见简单的表示这段过程,说白了,其实就是一个双向链表的插入操作
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操作完毕,该context就加入到pipeline中
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到这里,pipeline添加节点的操作就完成了,你可以根据此思路掌握所有的addxxx()系列方法
回调用户方法

AbstractChannelHandlerContext到了第四步,pipeline中的新节点添加完成,于是便开始回调用户代码 ctx.handler().handlerAdded(ctx);,常见的用户代码如下接下来,设置该节点的状态
AbstractChannelHandlerContext用cas修改节点的状态至:REMOVE_COMPLETE(说明该节点已经被移除) 或者 ADD_COMPLETE
pipeline删除节点

netty 有个最大的特性之一就是Handler可插拔,做到动态编织pipeline,比如在首次建立连接的时候,需要通过进行权限认证,在认证通过之后,就可以将此context移除,下次pipeline在传播事件的时候就就不会调用到权限认证处理器
下面是权限认证Handler最简单的实现,第一个数据包传来的是认证信息,如果校验通过,就删除此Handler,否则,直接关闭连接重点就在 ctx.pipeline().remove(this) 这段代码remove操作相比add简单不少,分为三个步骤:
1.找到待删除的节点
2.调整双向链表指针删除
3.回调用户函数
找到待删除的节点

DefaultChannelPipeline这里为了找到Handler对应的context,照样是通过依次遍历双向链表的方式,直到某一个context的Handler和当前Handler相同,便找到了该节点
调整双向链表指针删除

DefaultChannelPipeline经历的过程要比添加节点要简单,可以用下面一幅图来表示
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最后的结果为
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结合这两幅图,可以很清晰地了解权限验证Handler的工作原理,另外,被删除的节点因为没有对象引用到,果过段时间就会被gc自动回收
回调用户函数
到了第三步,pipeline中的节点删除完成,于是便开始回调用户代码 ctx.handler().handlerRemoved(ctx);,常见的代码如下最后,将该节点的状态设置为removed总结

1、在 Netty 中每个 Channel 都有且仅有一个 ChannelPipeline 与之对应。
2、ChannelPipeline是一个维护了一个以 AbstractChannelHandlerContext 为节点的双向链表,其中此链表是 以head(HeadContext)作为头,以tail(TailContext)作为尾的双向链表.
3、pipeline中的每个节点包着具体的处理器ChannelHandler,节点根据ChannelHandler的类型是ChannelInboundHandler还是ChannelOutboundHandler来判断该节点属于in还是out或者两者都是


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