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Netty源码分析之ChannelPipeline—出站事件的传播

上篇文章中我们梳理了ChannelPipeline中入站事件的传播，这篇文章中我们看下出站事件的传播，也就是ChannelOutboundHandler接口的实现。

1、出站事件的传播示例

我们对上篇文章中的示例代码进行改造，在ChannelPipeline中加入ChannelOutboundHandler出站实现

public class ServerApp {
    public static void main(String[] args) {
        EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup work = new NioEventLoopGroup(2);
        try {
            ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
            bootstrap.group(boss, work).channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ChannelPipeline p = ch.pipeline();
                            // p.addLast(new LoggingHandler(LogLevel.INFO));
                            // 向ChannelPipeline中添加自定义channelHandler
                            p.addLast(new OutHandlerA());
                            p.addLast(new ServerHandlerA());
                            p.addLast(new ServerHandlerB());
                            p.addLast(new ServerHandlerC());
                            p.addLast(new OutHandlerB());
                            p.addLast(new OutHandlerC());
                        
                        }
                    });
            bootstrap.bind(8050).sync();

        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
        }

    }

}

public class OutHandlerA extends ChannelOutboundHandlerAdapter {
    @Override
    public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) {
        System.err.println(this.getClass().getName()+msg);
        ctx.writeAndFlush((ByteBuf)msg);
    }
}

public class OutHandlerB extends ChannelOutboundHandlerAdapter {
    @Override
    public void write(ChannelHandlerContext ctx,Object msg,ChannelPromise promise) {
        System.out.println(this.getClass().getName()+msg);    
        ctx.write((ByteBuf)msg);
    }
}

public class OutHandlerC extends ChannelOutboundHandlerAdapter {
    @Override
    public void write(ChannelHandlerContext ctx,Object msg,ChannelPromise promise) {
        System.out.println(this.getClass().getName()+"--"+msg);    
        ctx.write((ByteBuf)msg);
    }
}

然后我们在ServerHandlerA的channelRead方法中执行ctx的write方法，模拟消息出站事件的发生。

public class ServerHandlerA  extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object object) {
        ByteBuf byteBuf = PooledByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();
        byteBuf.writeByte(1);
        byteBuf.writeByte(2);
        ctx.channel().write(byteBuf);    
        //ctx.write(byteBuf);
    }
｝

上面channelRead方法中write方法的调用有两种方式 ctx.channel().write 与 ctx.write，这两种方式有何区别呢，我们首先看下这两种方式的运行结果

ctx.channel().write

io.netty.example.echo.my.OutHandlerC--PooledUnsafeDirectByteBuf(ridx: 0, widx: 2, cap: 256)
io.netty.example.echo.my.OutHandlerB--PooledUnsafeDirectByteBuf(ridx: 0, widx: 2, cap: 256)
io.netty.example.echo.my.OutHandlerA--PooledUnsafeDirectByteBuf(ridx: 0, widx: 2, cap: 256)

ctx.write

io.netty.example.echo.my.OutHandlerA--PooledUnsafeDirectByteBuf(ridx: 0, widx: 2, cap: 256)

可以看到当调用ctx.channel().write时，消息在管道中传播的顺序是从尾部一直传递到最上层的OutboundHandler；而 ctx.write会从所在的 handler 向前找 OutboundHandler。

那么这两种方式区别是否就如结果所示呢，下面我们就开始对这两种方法的内部实现进行分析

2、出站事件传播的分析

ctx.channel().write与 ctx.write 分别用的是AbstractChannel与AbstractChannelHandlerContext的write方法

AbstractChannel 的 write方法

    @Override
    public ChannelFuture write(Object msg) {
        return pipeline.write(msg);
    }

AbstractChannelHandlerContext 的 write方法

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

上面代码中AbstractChannel的 wirte方法最终调用的是pipeline的write方法，我们进入pipeline内部查看，可以看到pipeline的write方法默认从尾部AbstractChannelHandlerContext节点开始调用。

    @Override
    public final ChannelFuture write(Object msg) {
        return tail.write(msg);
    }

继续向下跟踪最终它们调用的都是AbstractChannelHandlerContext 的 write方法，下面我们看下方法内部的具体实现。

    private void write(Object msg, boolean flush, ChannelPromise promise) {
        ObjectUtil.checkNotNull(msg, "msg");
        try {
            if (isNotValidPromise(promise, true)) {//检查ChannelPromise是否有效
                ReferenceCountUtil.release(msg);
                // cancelled
                return;
            }
        } catch (RuntimeException e) {
            ReferenceCountUtil.release(msg);
            throw e;
        }

        //寻找上一个AbstractChannelHandlerContext节点
        AbstractChannelHandlerContext next = findContextOutbound();
        final Object m = pipeline.touch(msg, next);
        EventExecutor executor = next.executor();
        if (executor.inEventLoop()) {//与当前线程是否一致
            if (flush) {//确定是否要把数据冲刷到远程节点
                next.invokeWriteAndFlush(m, promise);
            } else {
                next.invokeWrite(m, promise);
            }
        } else { //如果不一致的封装成writeTask任务线程
            final AbstractWriteTask task;
            if (flush) {
                task = WriteAndFlushTask.newInstance(next, m, promise);
            }  else {
                task = WriteTask.newInstance(next, m, promise);
            }
            //把该线程任务交给对应的EventExecutor执行
            if (!safeExecute(executor, task, promise, m)) {
                // We failed to submit the AbstractWriteTask. We need to cancel it so we decrement the pending bytes
                // and put it back in the Recycler for re-use later.
                //
                // See https://github.com/netty/netty/issues/8343.
                task.cancel();
            }
        }
    }

主要关注下findContextOutbound()，这个方法的作用就是获取当前AbstractChannelHandlerContext节点的上一个节点prev

    private AbstractChannelHandlerContext findContextOutbound() {
        AbstractChannelHandlerContext ctx = this;
        do {
            ctx = ctx.prev;//获取当前节点的上一个节点
        } while (!ctx.outbound);//判断是不是出站节点
        return ctx;
    }

最终通过next.invokeWrite(m, promise)回调方法，调用下一个节点中封装的ChannelOutboundHandler的write方法，从而实现write方法事件的传递

        private void invokeWrite(Object msg, ChannelPromise promise) {
        if (invokeHandler()) {//判断当前ChannelOutboundHandler是否已经被添加到pipeline中（handlerAdded事件触发）
            invokeWrite0(msg, promise);
        } else {
            write(msg, promise);
        }
    }

    private boolean invokeHandler() {
        // Store in local variable to reduce volatile reads.
        int handlerState = this.handlerState;
        return handlerState == ADD_COMPLETE || (!ordered && handlerState == ADD_PENDING);
    }

    private void invokeWrite0(Object msg, ChannelPromise promise) {
        try {
            ((ChannelOutboundHandler) handler()).write(this, msg, promise);
        } catch (Throwable t) {
            notifyOutboundHandlerException(t, promise);
        }
    }

到这里整个出站事件的传播流程已经基本清晰了，wirte方法本身就是一个寻找并回调下一个节点中wirte方法的过程。

3、write与writeAndFlush

在上面代码中可以看到这两个方法主要在于是否会在执行write方法后，是否会执行flush方法。

    private void invokeWriteAndFlush(Object msg, ChannelPromise promise) {
        if (invokeHandler()) { //是否调用回调方法
            //调用write与flush回调方法，最终调用自定义hander的对应实现
            invokeWrite0(msg, promise);
            invokeFlush0();
        } else {
            writeAndFlush(msg, promise);
        }
    }

这里需要注意的是invokeFlush0()在invokeWrite0后执行，也就是必须等到消息出站事件传递完毕后，才会调用flush把数据冲刷到远程节点。简单理解就是你无论是在OutHandlerA、OutHandlerB还是OutHandlerC中调用writeAndFlush，最后都是要在write事件传递完毕才会flush数据的。

同时我们需要注意到当write与flush事件从OutHandlerA再往上传递时，OutHandlerA的的上一个节点就是Pipeline的头节点HeadContext，我们看下HeadContext的write与flush方法实现；

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

        @Override
        public void flush(ChannelHandlerContext ctx) {
            unsafe.flush();
        }

到这里我们可以看出，消息的真正入队与发送最终是通过HeadContext的write与flush方法实现。

通过以上的分析我们可以看到Pipeline出站事件的传播流程，同时我们需要注意ctx.write与ctx.channel().write的区别以及消息的发送最终是通头部节点调用unsafe的write与flush方法实现的，其中如有不足与不正确的地方还望指出与海涵。