Netty4.1源码阅读——核心（Channel）

飞天御剑流
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前言

之前几篇文章分析了Pipeline、EventLoop和出站缓存的源码，这几个模块都与Channel有着千丝万缕的关系，将它们与Channel组合在一起形成了完整的处理流程，下面看一下Channel的源码了解具体实现。

正文

Channel接口

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从这个接口图可以看出来：Channel内部有一个Unsafe接口，主要用于封装JAVA底层I/O连接，同时Channel可以分配内存、与Pipeline一对一绑定以及线程模型是之前介绍的EventLoop

AbstractChannel实现

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AbstractChannel保存了Channel的通用属性，在这一层可以看到之前介绍的DefaultChannelPipeline和EventLoop，以及用ChannelId来表示全局ID

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构造方法new了一个DefaultChannelPipeline

@Override
    public boolean isWritable() {
        ChannelOutboundBuffer buf = unsafe.outboundBuffer();
        return buf != null && buf.isWritable();
    }

 @Override
    public ChannelFuture connect(SocketAddress remoteAddress) {
        return pipeline.connect(remoteAddress);
    }

随便看两个方法，isWritable交给了ChannelOutboundBuffer来处理，根据上一篇文章的介绍，isWritable表示write的字节数量是否超过了设置的高水位线；而connect等方法交给了pipeline，根据pipeline的介绍，它的内部有Head和Tail节点，而Head节点也有connect等方法，而Head的connect方法是交给unsafe进行处理，这里的connect等方法相当于给pipeline发送了一个通知，pipeline内部遍历handler找到能处理的节点

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Channel和ChannelOutboundBuffer的Writable改变都会通知给Pipeline，Pipeline把消息链式传播，如果这是一个connect或bind等I/O事件，会交给Unsafe去处理

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ChannelOutboundBuffer是保存在AbstractUnsafe里面，因为实际wirte和flush都是由unsafe去调用的

随便看一个方法，大体上都差不多

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通用register方法前后处理了状态问题以及eventLoop问题，交给了register0去处理

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register0方法依旧把核心注册交给了doRegister这个抽象方法，由子类负责实现，这它只处理了注册后Channel状态改变，fireChannelRegistered和fireChannelActive就是在这里被调用的。前面也提到过，如果想自定义handler去获取这事件，可以重写channelRegistered来获取注册通知

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unsafe的write方法和flush方法都是按照上一篇文章讲述的一样，交给了ChannelOutboundBuffer，剩下读取真实数据的逻辑还是交给子类实现的

总的来说：AbstractChannel以及AbstractUnsafe只干了一件事，就是将调用方法传给Pipeline，让它去通知handler响应我们关心的事件，而具体逻辑交给了子类去实现

AbstractNioChannel源码

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AbstractNioChannel里面有几个属性的东西：SelectableChannel、SelectionKey，都是java nio代码，这里可以看到已经逐渐进入了java nio的封装

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构造方法将configureBlocking设置为false，表示启用不阻塞模式。

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这一层的AbstractNioUnsafe实现了doRegister，unwrappedSelector之前介绍过，就是打开了一个Selector，然后注册到java通道上面。这段代码把它摊开来讲，就是java nio的东西，只是封装了一层实现原理都是一样的

image.png 上一层调用过doBeginRead方法，实际上就是向selectionKey注册了Read事件而已

这一层只是将nio进行了抽象，它将selector注册到了channel上，只是开启了流程的第一步register，还需要进行bind端口、发送数据等

AbstractNioByteChannel源码

关注NioByteUnsafe实现了哪些方法

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read方法使用了堆外内存，这也是netty高性能的原因其中之一，doReadBytes依旧是一个抽象放，当读完数据后使用pipeline进行通知

image.png doWrite0方法通过获取出站缓存的flushedEntry节点，交给doWriteInternal

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还是没有涉及到核心读取，这里处理了三个不同的类型的消息，值得一提的是FileRegion的transferTo是一个零拷贝方法，这也是netty高性能的原因之一。

NioSocketChannel源码

终于到最终类了，看一下内部实现了哪些

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这里直接用了底层的SelectorProvider去打开一个通道

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调用java的bind方法，同时还注册了connect事件

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从doWrite可以看到，出站缓存的nioBuffers方法终于在这里调用了，将累计的entry转换为ByteBuffer数组

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这里将nioBufferCnt分为了三种情况，0、1和大于1，做了这么多还是交给了java channel的write方法

总结

简单的看了Channel接口和它的部分实现类，了解到了java Channel的封装思路，netty使用了出站缓存、堆外内存、零拷贝、FastThreadLocal和对象回收池等操作，在细节上对SelectionKey存储方式进行优化，结合nio的非阻塞，将性能优化到极致。同时通过对源码的查看，能使用得更熟练和有助于对netty进行自定义改造。

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