okhttp(六) 底层通信库okio-sink和source

呼儿嘿呦本尊
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前面一篇文章中我们分析了Okhttp的底层请求创建连接过程，其中提到了两个数据结构Sink和Source，它们是用来在连接建立好后，进行数据传输的，可以提高数据的传输性能。那么这两个数据结构究竟是什么呢？它们是怎么提高传输效率的呢？本篇文章将对其进行深度的剖析和分析。

实际上oKhttp底层的通信依赖于okio这个独立的库，这个库相对于java的IO来说，拥有许多特性，使其在性能上非常出色，而且也易于上手。okio库中有几个重要的接口和类，它们是支撑整个库的基础，下面先简要介绍一下：

  1. Sink,Source：面向流的，用于完成数据传输的接口
  2. BufferedSink,BufferedSource：面向缓冲的数据传输接口
  3. Buffer：缓冲对象
  4. RealBufferedSink,RealBufferedSource：面向缓冲的数据传输对象实现类

sink和source

先来看下Sink的接口定义：

public interface Sink extends Closeable, Flushable {
    //从source中将byteCount大小的数据写到当前sink中
     void write(Buffer source, long byteCount) throws IOException;

    //强制将当前sink中存储的数据写到目的端
     @Override void flush() throws IOException;

     Timeout timeout();

   //关闭sink,在关闭之前会先将数据写出到目的端
     @Override void close() throws IOException;
}

从接口的定义上，我们可以看出sink是一个用于将buffer中的数据传输到目的端的数据结构，官方的解释：Receives a stream of bytes. Use this interface to write data wherever it's needed: to the network, storage, or a buffer in memory. Sinks may be layered to transform received data, such as to compress, encrypt, throttle, or add protocol framing，翻译过来大概是说：它用来接收字节流。使用此接口你可已把数据写入到需要的地方，例如网络，存储设备或缓存。sink还可以对接收到的数据进行分层处理，例如压缩，加密，限制或添加协议帧。简单点理解，你可以认为它就是一用来处理发送数据面向流的结构。具体的操作由write(Buffer source, long byteCount)方法完成。

Source同理，这里我们就不具体解释了，它的作用就是用来对接收的数据进行处理的数据结构。其接口定义如下：

public interface Source extends Closeable {
     //从当前source中读取byteCount大小的数据到sink
     long read(Buffer sink, long byteCount) throws IOException;

     Timeout timeout();
     
     @Override void close() throws IOException;
}

数据的操作由read(Buffer sink, long byteCount)方法完成

BufferedSouce和BufferedSink

BufferedSouce和BufferedSink接口分别继承了Soure和Sink接口，使其在在原有面向流的接口之上，有了面向缓冲的功能。

Buffer

Buffer是BufferedSource和BufferedSink的实现类。其实现了面向缓冲的read和write方法，具体依赖于一个叫做Segment的对象。

RealBufferedSink和RealBufferedSource

这两个类是真正的实现类，内部依赖于Buffer和Sink，Source。其工作原理如下图所示：

以RealBufferedSink对象为例来说明。对象内部有两个成员变量，一个是Buffer,一个是Sink,当接收到数据时，会将数据先写入buffer，buffer内部维护了一个segment的双向循环链表，当满足buffer的缓冲规则时，数据会通过底层sink对象中的outputStream流对象将数据传输到目的端。这里以请求头数据的传输为例来简要说明数据在底层是传输过程。

  1. 请求的传输是在Http1Codec对象的writeRequestHeaders方法中发起的，其中又调用了writeRequest(request.headers(), requestLine)方法来请求;
  2. 在writeRequest方法中，调用了sink的writeUtf8的方法，改方法对传输的内容进行UTF8编码，写入最终要进行数据传输的sink。这里的sink是在RealConnection类的connectSocket方法中创建：sink = Okio.buffer(Okio.sink(rawSocket))。这里创建的是一个带缓冲的sink，即RealBufferdSink;
  3. 在writeUtf8方法中，会将数据写入buffer的segment结构中，然后再将segment缓冲中的数据通过socket传输到远端
  @Override public BufferedSink writeUtf8(String string) throws IOException {
    if (closed) throw new IllegalStateException("closed");
    //数据写入buffer
    buffer.writeUtf8(string);
    //读取buffer中的内容，通过socket写出
    return emitCompleteSegments();
  }

其实整个OKio库的核心在于它的缓冲机制，其底层的通信依然依赖于java中的流:即inputStream和outputStream。该库对这两个流进行了二次封装，通过加入缓冲来减少io访问的次数，从而提高了通信效率。

总结

实际上，上面提到的几种数据类型是整个框架底层通信的基础。在原有socket的outputStream和inputStream的基础之上，抽象出了Sink和Source的类对象。它们是面向流的，为了提高传输效率，又在此基础之上引入了Buffer,可以将原来的Sink和source封装为面向缓冲的对象。依赖于缓冲内部高效的segment数据结构，数据的输入和输出都会经过此缓冲对象的处理，从而提高了数据的传输效率。下面一节将会深入缓冲结构内部，重点分析segment的工作机制。

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