Netty：Channel

上一篇咱們經過一個簡單的Netty代碼瞭解到了Netty中的核心組件，這一篇咱們將圍繞核心組件中的Channel來展開學習。

Channel的簡介

Channel表明着與網絡套接字或者可以進行IO操做（read、write、connect或者bind）的組件的聯繫，一個Channel向用戶提供了以下內容：

一、Channel當前的狀態，好比是否打開、是否鏈接；

二、Channel的配置參數，好比接收緩衝區的大小；

三、Channel支持的IO操做（read、write、connect或者bind）；

四、用於支持處理與Channel關聯的全部IO事件和請求的ChannelPipeline組件。

Netty中的全部IO操做都是異步的。這意味着任何IO調用都將當即返回，而不能保證所請求的IO操做在調用結束時完成。相反，將返回一個帶有ChannelFuture的實例，該實例將在請求的IO操做成功、失敗或取消時通知應用。

Channel能夠具備父級，具體取決於其建立方式。例如，SocketChannel在ServerSocketChannel接受它時，經過parent()方法將ServerSocketChannel做爲它的父級返回。層次結構的語義取決於Channel所屬的傳輸實現。例如，能夠編寫一個新的Channel實現，以建立共享一個套接字鏈接的子通道，就像BEEP和SSH同樣。

某些傳輸公開了特定於該傳輸的其餘操做，能夠將Channel向下轉換爲子類型以調用此類操做。例如，對於舊的IO數據報傳輸，DatagramChannel提供了join /leave操做。

一旦使用完Channel，調用close()或close（ChannelPromise）釋放資源就顯得尤其重要，這樣作能夠確保以適當的方式（即文件句柄）釋放全部資源。

 

Channel的方法

學習Channel提供的方法，其實能夠結合上述簡介部分來看。

好比，有關Channel的狀態，咱們能夠看到這幾個方法：

 

 是否打開看isOpen方法，是否註冊到EventLoop看isRegistered方法，是否鏈接看isActive方法。

Channel的配置參數方法能夠看config方法：

 該方法返回了ChannelConfig對象，這個接口定義了Channel的配置參數集合，可是在實際應用中，需結合實際的傳輸協議來設置具體的ChannelConfig，好比對於TCP/IP協議，須要具體被設置的對象就是SocketChannelConfig。

 經過pipeline()方法，能夠獲取到Channel的ChannelPipeline對象，正如上文所述，ChannelPipeline也是Netty的核心組件，它能夠理解爲是ChannelHandler的容器，用於處理Channel的全部事件。

簡介中提到了Netty異步操做會返回ChannelFuture對象，那麼在Channel所提供的方法中是如何體現和這個對象的交互的呢？答案就是咱們能夠從closeFuture()方法中看到ChannelFuture對象，這個方法告訴咱們Channel關閉時將返回用於通知的ChannelFuture，只有Channel真正的被關閉完成後，纔會經過ChannelFuture回調通知到應用。

 關於ChannelPipeline、ChannelHandler和ChannelFuture，咱們將在後續的文章中學習。

除了上述方法，Channel還有不少方法，好比：

 每個Channel均可以有本身的id，ChannelId有2個主要的方法，asShortText()會返回短的可是全局不惟一的標識符，asLongText()會返回長的同時全局惟一的標識符。

eventLoop()會返回Channel所註冊之上的EventLoop，EventLoop也是Netty的核心組件，咱們也將在後續的文章中學習。

parent()會返回Channel的父級，若是沒有父級則返回null。

另外Channel中還有一個內部類Unsafe，這個類的方法不建議外部使用，僅限於Netty內部使用。

源碼流程

以服務端爲例，在咱們服務端DEMO中，能夠看到代碼中並未顯式的建立Channel和將Channel註冊到EventLoop，那麼服務端啓動時是如何建立Channel及將Channel註冊到EventLoop呢？讓咱們一塊兒來看下啓動的源代碼，一窺究竟。

 首先，在Server中調用的是bind方法，bind裏面調用的是doBind。

 在doBind中，進入了啓動的核心邏輯initAndRegister。

 initAndRegister，顧名思義，就是初始化和註冊，初始化前就有Channel的建立，註冊裏面包含了Channel註冊到EventLoop的過程。

 讓咱們繼續看Channel是如何建立的，調用了ReflectiveChannelFactory的newChannel方法，是經過反射的方式來建立的Channel。

 進入到咱們的DemoServer中的NioServerSocketChannel，繼續查看它的構造方法。

 

 

 

 

 通過一步一步的跟進，能夠在AbstractChannel看到Channel的構造過程，在這個方法中，咱們能夠看到熟悉的id、parent、unsafe和pipeline，這些都是Channel中的關鍵屬性或者對象。

 

 

 建立完成後，先忽略初始化，我們再來看下Channel是如何註冊的？咱們來看config().group().register(channel)。

 先來看下next()方法返回的是什麼？

 

 

 最後能夠發現next()方法返回的是SingleThreadEventLoop，其實到這一步咱們也能夠知道Netty中的MultithreadEventLoopGroup裏面能夠獲取到不少SingleThreadEventLoop，而SingleThreadEventLoop是一個單線程任務執行的事件循環，在它的父類SingleThreadEventExecutor中咱們能夠找到這個Thread。

繼續看register方法。

 最後會進入到真正的執行註冊的AbstractUnsafe類的register0方法中。

 進一步跟進，調用doRegister方法。

 

 最終會進入到AbstractNioChannel的doRegister方法。在這裏咱們能夠看到NIO的身影，好比SelectionKey、Selector等。到這裏，咱們就能夠看到Channel是如何註冊到NioEventLoop，它的底層本質也就是NIO中的Channel註冊到Selector，由於在NioEventLoop中集成了一個Selector。

 

 至此，咱們已經知道了Channel的建立和註冊的過程。

 

 

最後總結一下：

一、服務端這塊，Channel建立的過程是經過反射來建立的，最終是進入到了AbstractChannel的構造函數中；

二、服務端這塊，Channel註冊到EventLoop的過程，本質上也就是NIO中的Channel註冊到Selector的過程；

三、看源碼的過程當中，其實還有不少有意思的細節，好比建立Channel的同時其實ChannelPipeline也建立好了，註冊的時候其實會判斷註冊線程和當前線程是否是一個線程來看是當即註冊仍是新起線程註冊？這些後面再來進一步的學習和分析。