一文搞懂Netty发送数据全流程 | 你想知道的细节全在这里(十)

发布于 2022-7-19 10:25
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8. writeAndFlush


在我们讲完了 write 事件和 flush 事件的处理过程之后,writeAndFlush 就变得很简单了,它就是把 write 和 flush 流程结合起来,先触发 write 事件然后在触发 flush 事件。

 

下面我们来看下 writeAndFlush 的具体逻辑处理:

public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    @Override
    public void channelRead(final ChannelHandlerContext ctx, final Object msg) {
        //此处的msg就是Netty在read loop中从NioSocketChannel中读取到ByteBuffer
        ctx.writeAndFlush(msg);
    }
}
abstract class AbstractChannelHandlerContext implements ChannelHandlerContext, ResourceLeakHint {

    @Override
    public ChannelFuture writeAndFlush(Object msg) {
        return writeAndFlush(msg, newPromise());
    }

    @Override
    public ChannelFuture writeAndFlush(Object msg, ChannelPromise promise) {
        write(msg, true, promise);
        return promise;
    }

}

这里可以看到 writeAndFlush 方法的处理入口和 write 事件的处理入口是一样的。唯一不同的是入口处理函数 write 方法的 boolean flush 入参不同,在 writeAndFlush 的处理中 flush = true。

 

private void write(Object msg, boolean flush, ChannelPromise promise) {
        ObjectUtil.checkNotNull(msg, "msg");

        ................省略检查promise的有效性...............

        //flush = true 表示channelHandler中调用的是writeAndFlush方法,这里需要找到pipeline中覆盖write或者flush方法的channelHandler
        //flush = false 表示调用的是write方法,只需要找到pipeline中覆盖write方法的channelHandler
        final AbstractChannelHandlerContext next = findContextOutbound(flush ?
                (MASK_WRITE | MASK_FLUSH) : MASK_WRITE);
        //用于检查内存泄露
        final Object m = pipeline.touch(msg, next);
        //获取下一个要被执行的channelHandler的executor
        EventExecutor executor = next.executor();
        //确保OutBound事件由ChannelHandler指定的executor执行
        if (executor.inEventLoop()) {
            //如果当前线程正是channelHandler指定的executor则直接执行
            if (flush) {
                next.invokeWriteAndFlush(m, promise);
            } else {
                next.invokeWrite(m, promise);
            }
        } else {
            //如果当前线程不是ChannelHandler指定的executor,则封装成异步任务提交给指定executor执行,注意这里的executor不一定是reactor线程。
            final WriteTask task = WriteTask.newInstance(next, m, promise, flush);
            if (!safeExecute(executor, task, promise, m, !flush)) {
                task.cancel();
            }
        }
    }

由于在 writeAndFlush 流程的处理中,flush 标志被设置为 true,所以这里有两个地方会和 write 事件的处理有所不同。

 

 •findContextOutbound( MASK_WRITE | MASK_FLUSH ):这里在 pipeline 中向前查找的 ChanneOutboundHandler 需要实现 write 方法或者 flush 方法。这里需要注意的是 write 方法和 flush 方法只需要实现其中一个即可满足查找条件。因为一般我们自定义 ChannelOutboundHandler 时,都会继承 ChannelOutboundHandlerAdapter 类,而在 ChannelInboundHandlerAdapter 类中对于这些 outbound 事件都会有默认的实现。

public class ChannelOutboundHandlerAdapter extends ChannelHandlerAdapter implements ChannelOutboundHandler {

    @Skip
    @Override
    public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) throws Exception {
        ctx.write(msg, promise);
    }


    @Skip
    @Override
    public void flush(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.flush();
    }

}

这样在后面传播 write 事件或者 flush 事件的时候,我们通过上面逻辑找出的 ChannelOutboundHandler 中可能只实现了一个 flush 方法或者 write 方法。不过这样没关系,如果这里在传播 outbound 事件的过程中,发现找出的 ChannelOutboundHandler 中并没有实现对应的 outbound 事件回调函数,那么就直接调用在 ChannelOutboundHandlerAdapter 中的默认实现。

 

 •在向前传播 writeAndFlush 事件的时候会通过调用 ChannelHandlerContext 的 invokeWriteAndFlush 方法,先传播 write 事件 然后在传播 flush 事件。
 

void invokeWriteAndFlush(Object msg, ChannelPromise promise) {
        if (invokeHandler()) {
            //向前传递write事件
            invokeWrite0(msg, promise);
            //向前传递flush事件
            invokeFlush0();
        } else {
            writeAndFlush(msg, promise);
        }
    }

    private void invokeWrite0(Object msg, ChannelPromise promise) {
        try {
            //调用当前ChannelHandler中的write方法
            ((ChannelOutboundHandler) handler()).write(this, msg, promise);
        } catch (Throwable t) {
            notifyOutboundHandlerException(t, promise);
        }
    }

    private void invokeFlush0() {
        try {
            ((ChannelOutboundHandler) handler()).flush(this);
        } catch (Throwable t) {
            invokeExceptionCaught(t);
        }
    }


这里我们看到了 writeAndFlush 的核心处理逻辑,首先向前传播 write 事件,经过 write 事件的流程处理后,最后向前传播 flush 事件。

 

根据前边的介绍,这里在向前传播 write 事件的时候,可能查找出的 ChannelOutboundHandler 只是实现了 flush 方法,不过没关系,这里会直接调用 write 方法在 ChannelOutboundHandlerAdapter 父类中的默认实现。同理 flush 也是一样。

 
总结


到这里,Netty 处理数据发送的整个完整流程,笔者就为大家详细地介绍完了,可以看到 Netty 在处理读取数据和处理发送数据的过程中,虽然核心逻辑都差不多,但是发送数据的过程明显细节比较多,而且更加复杂一些。

 

这里笔者将读取数据和发送数据的不同之处总结如下几点供大家回忆对比:

 

 •在每次 read loop 之前,会分配一个大小固定的 diretByteBuffer 用来装载读取数据。每轮 read loop 完全结束之后,才会决定是否对下一轮的读取过程分配的 directByteBuffer 进行扩容或者缩容。

 

 •在每次 write loop 之前,都会获取本次 write loop 最大能够写入的字节数,根据这个最大写入字节数从 ChannelOutboundBuffer 中转换 JDK NIO ByteBuffer 。每次写入 Socket 之后都需要重新评估是否对这个最大写入字节数进行扩容或者缩容。
read loop 和 write loop 都被默认限定最多执行 16 次。

 

 •在一个完整的 read loop 中,如果还读取不完数据,直接退出。等到 reactor 线程执行完其他 channel 上的 IO 事件再来读取未读完的数据。

 

 •而在一个完整的 write loop 中,数据发送不完,则分两种情况。


    ◆Socket 缓冲区满无法在继续写入。这时就需要向 reactor 注册 OP_WRITE 事件。等 Socket 缓冲区变的可写时,epoll 通知 reactor 线程继续发送。

 

    ◆Socket 缓冲区可写,但是由于发送数据太多,导致虽然写满 16 次但依然没有写完。这时就直接向 reactor 丢一个 flushTask 进去,等到 reactor 线程执行完其他 channel 上的 IO 事件,在回过头来执行 flushTask。

 

•OP_READ 事件的注册是在 NioSocketChannel 被注册到对应的 Reactor 中时就会注册。而 OP_WRITE 事件只会在 Socket 缓冲区满的时候才会被注册。当 Socket 缓冲区再次变得可写时,要记得取消 OP_WRITE 事件的监听。否则的话就会一直被通知。


好了,本文的全部内容就到这里了,我们下篇文章见~~~~

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已于2022-7-19 10:25:11修改
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