浅析Netty的异步事件驱动（一）

本篇文章着重于浅析一下Netty的事件处理流程，Netty版本为netty-3.6.6.Final。

Netty定义了非常丰富的事件类型，代表了网络交互的各个阶段。并且当各个阶段发生时，触发相应的事件交给pipeline中定义的handler处理。

举个例子，如下一段简单的代码：

ChannelFactory factory =
            new NioServerSocketChannelFactory(Executors.newCachedThreadPool(), Executors.newCachedThreadPool());
        ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap(factory);

        bootstrap.setPipelineFactory(new PipelineFactory());

        bootstrap.setOption("child.tcpNoDelay", true);
        bootstrap.setOption("child.keepAlive", true);

        bootstrap.bind(new InetSocketAddress(7080));

Netty中触发事件几乎都是靠Channels类中的几个静态fire函数，因此通过在这些函数中加上Sysout方法，就可以看出这一个简单的bind方法触发了多少事件，如下：

fireChannelOpen(final Channel channel) upstream
bind(final Channel channel, final SocketAddress localAddress) downstream
fireChannelBound(final Channel channel, final SocketAddress localAddress) upstream

由此可见由这几个函数触发了OPEN、BOUND和BIND事件。

Netty中的事件大致可以分为upstream事件和downstream事件。简单的说，upstream事件是内获取外资源时触发的事件如messageReceived等等，而downstream事件则是内向外发送资源时触发的事件如write、connect等等。

与之相对应的，处理upstream事件的是upstreamhandler，处理downstream事件的是downstreamhandler，也有可以处理两类事件的channelhandler。我们可以通过继承handler来实现自己的业务逻辑。

Upstream事件的典型是messageReceived，在Netty中抽象为MessageEvent，即接收到了消息。而downstream事件的典型是write，在Netty中也抽象为MessageEvent，即发送消息。一个比较完整的事件表如下：

upstream事件包括：

downstream事件包括

Netty通过pipeline来存放upstreamhandler和downstreamhandler，在pipeline中添加handler的源代码如下：

public class PipelineFactory implements ChannelPipelineFactory
{
    public ChannelPipeline getPipeline()
        throws Exception
    {
        ChannelPipeline pipeline = Channels.pipeline();

        //并不具体处理事件，只是输出相关事件的string
        pipeline.addLast("1", new UpStreamHandler1());
        //单纯的丢弃事件
        pipeline.addLast("2", new DiscardServer());
        return pipeline;
    }
}

在Netty中，upstreamhandler的处理顺序是从前向后，而downstreamhandler的顺序是从后往前。根本原因是pipeline中维护了一个双向链表，handler的处理顺序不同是因为upstream是从head->tail遍历，而downstream事件是从tail->head遍历。

以DefaultChannelPipeline为例，以下分别是添加handler至链表的代码和访问upstreamhandler的代码

    public synchronized void addLast(String name, ChannelHandler handler) {
        if (name2ctx.isEmpty()) {
            init(name, handler);
        } else {
            checkDuplicateName(name);
            //一段典型的插入到链表尾部并更新尾指针的代码
            DefaultChannelHandlerContext oldTail = tail;
            DefaultChannelHandlerContext newTail = new DefaultChannelHandlerContext(oldTail, null, name, handler);

            callBeforeAdd(newTail);

            oldTail.next = newTail;
            tail = newTail;
            name2ctx.put(name, newTail);

            callAfterAdd(newTail);
        }
    }

    public void sendUpstream(ChannelEvent e) {
        //从头部开始遍历，相对的是，downstream则是从尾部开始遍历
        DefaultChannelHandlerContext head = getActualUpstreamContext(this.head);
        if (head == null) {
            if (logger.isWarnEnabled()) {
                logger.warn(
                        "The pipeline contains no upstream handlers; discarding: " + e);
            }

            return;
        }

        sendUpstream(head, e);
    }

前文已经说过，Netty中通过Channels中的静态方法来触发事件，这些静态函数列举如下：

 1.fireChannelOpen；2.fireChannelBound；3.fireChannelConnected等等。

直接来看fireChannelOpen的源码，看看Netty到底是怎么做的。

    public static void fireChannelOpen(final Channel channel) {
        // Notify the parent handler.
        if (channel.getParent() != null) {
            fireChildChannelStateChanged(channel.getParent(), channel);
        }
        channel.getPipeline().sendUpstream(
                new UpstreamChannelStateEvent(
                        channel, ChannelState.OPEN, Boolean.TRUE));
    }

这个sendUpstream到底是干嘛的了？

    void sendUpstream(final DefaultChannelHandlerContext ctx, final ChannelEvent e) {
        try {
            //从链表头部开始，取出每个节点中的handler直接对channelevent进行处理
            ((ChannelUpstreamHandler) ctx.getHandler()).handleUpstream(ctx, e);
        } catch (Throwable t) {
            notifyHandlerException(e, t);
        }
    }

然后具体到handler又是怎么处理各个事件的了？以SimpleChannelUpstreamHandler为例，如下：

    public void handleUpstream(
            final ChannelHandlerContext ctx, final ChannelEvent e) throws Exception {
        //根据事件类型进行不同的处理
        if (e instanceof MessageEvent) {
            messageReceived(ctx, (MessageEvent) e);
        } else if (e instanceof WriteCompletionEvent) {
            WriteCompletionEvent evt = (WriteCompletionEvent) e;
            writeComplete(ctx, evt);
        } else if (e instanceof ChildChannelStateEvent) {
            ......
        }
    }
   
    public void messageReceived(
            final ChannelHandlerContext ctx, final MessageEvent e) throws Exception {
        //直接将事件传至下一个handler进行处理
        ctx.sendUpstream(e);
    }

源码看到现在已经很明显了，在Netty里，pipeline中维护了一个handler的链表。每当事件触发时，就会从双向链表的头部(对于downstream事件则是尾部)开始遍历，这样每个handler都会对事件进行处理。在handler里，可以根据事件类型做相应的处理后传至下一个handler继续处理(甚至可以截断处理链)。

需要注意的是，单次流程是在一个线程中实现的，是串行的。因此如果其中一个handler是阻塞的，就会影响整体的效果。

当然netty也已经提供了解决方案，可以通过继承ExecutionHandler的handler来处理这类耗时的操作。而这么做的原理是什么，请期待下一篇文章。