Netty如何高效接收网络数据？ByteBuffer动态自适应扩缩容机制一

前文回顾

在前边的系列文章中，我们从内核如何收发网络数据开始以一个C10K的问题作为主线详细从内核角度阐述了网络IO模型的演变，最终在此基础上引出了Netty的网络IO模型如下图所示：

 netty中的reactor.png

详细内容可回看?《从内核角度看IO模型的演变》

后续我们又围绕着Netty的主从Reactor网络IO线程模型，在?《Reactor模型在Netty中的实现》一文中详细阐述了Netty的主从Reactor模型的创建，以及介绍了Reactor模型的关键组件。搭建了Netty的核心骨架如下图所示：

 主从Reactor线程组.png

在核心骨架搭建完毕之后，我们随后又在?《详细图解Reactor启动全流程》一文中阐述了Reactor启动的全流程，一个非常重要的核心组件NioServerSocketChannel开始在这里初次亮相，承担着一个网络框架最重要的任务--高效接收网络连接。我们介绍了NioServerSocketChannel的创建，初始化，向Main Reactor注册并监听OP_ACCEPT事件的整个流程。在此基础上，Netty得以整装待发，枕戈待旦开始迎接海量的客户端连接。

Reactor启动后的结构.png

随后紧接着我们在?《Netty如何高效接收网络连接》一文中详细介绍了Netty高效接收客户端网络连接的全流程，在这里Netty的核心重要组件NioServerSocketChannel开始正是登场，在NioServerSocketChannel中我们创建了客户端连接NioSocketChannel，并详细介绍了NioSocketChannel的初始化过程，随后通过在NioServerSocketChannel的pipeline中触发ChannelRead事件，并最终在ServerBootstrapAcceptor中将客户端连接NioSocketChannel注册到Sub Reactor中开始监听客户端连接上的OP_READ事件，准备接收客户端发送的网络数据也就是本文的主题内容。

 image.png

自此Netty的核心组件全部就绪并启动完毕，开始起飞~~~

 主从Reactor组完整结构.png

之前文章中的主角是Netty中主Reactor组中的Main Reactor以及注册在Main Reactor上边的NioServerSocketChannel，那么从本文开始，我们文章中的主角就切换为Sub Reactor以及注册在SubReactor上的NioSocketChannel了。

下面就让我们正式进入今天的主题，看一下Netty是如何处理OP_READ事件以及如何高效接收网络数据的。

1. Sub Reactor处理OP_READ事件流程总览

OP_READ事件处理.png

客户端发起系统IO调用向服务端发送数据之后，当网络数据到达服务端的网卡并经过内核协议栈的处理，最终数据到达Socket的接收缓冲区之后，Sub Reactor轮询到NioSocketChannel上的OP_READ事件就绪，随后Sub Reactor线程就会从JDK Selector上的阻塞轮询APIselector.select(timeoutMillis)调用中返回。转而去处理NioSocketChannel上的OP_READ事件。

注意这里的Reactor为负责处理客户端连接的Sub Reactor。连接的类型为NioSocketChannel，处理的事件为OP_READ事件。

在之前的文章中笔者已经多次强调过了，Reactor在处理Channel上的IO事件入口函数为NioEventLoop#processSelectedKey。

public final class NioEventLoop extends SingleThreadEventLoop {

    private void processSelectedKey(SelectionKey k, AbstractNioChannel ch) {
        final AbstractNioChannel.NioUnsafe unsafe = ch.unsafe();
        ..............省略.................

        try {
            int readyOps = k.readyOps();

            if ((readyOps & SelectionKey.OP_CONNECT) != 0) {
               ..............处理OP_CONNECT事件.................
            }


            if ((readyOps & SelectionKey.OP_WRITE) != 0) {
              ..............处理OP_WRITE事件.................
            }


            if ((readyOps & (SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_ACCEPT)) != 0 || readyOps == 0) {
                //本文重点处理OP_ACCEPT事件
                unsafe.read();
            }
        } catch (CancelledKeyException ignored) {
            unsafe.close(unsafe.voidPromise());
        }
    }

}

这里需要重点强调的是，当前的执行线程现在已经变成了Sub Reactor，而Sub Reactor上注册的正是netty客户端NioSocketChannel负责处理连接上的读写事件。

所以这里入口函数的参数AbstractNioChannel ch则是IO就绪的客户端连接NioSocketChannel。

开头通过ch.unsafe()获取到的NioUnsafe操作类正是NioSocketChannel中对底层JDK NIO SocketChannel的Unsafe底层操作类。实现类型为NioByteUnsafe定义在下图继承结构中的AbstractNioByteChannel父类中。

 image.png

下面我们到NioByteUnsafe#read方法中来看下Netty对OP_READ事件的具体处理过程：