`
海浪儿
  • 浏览: 274300 次
  • 性别: Icon_minigender_1
  • 来自: 杭州
社区版块
存档分类
最新评论
阅读更多


 本文为原创,转载请注明出处

netty 4源码分析-write

 

Netty的写操作由两个步骤组成:

  1. Write:将msg存储到ChannelOutboundBuffer中
  2. Flush:将msg从ChannelOutboundBuffer中flush到套接字的发送缓冲区中。

       本文介绍第一个步骤write

//DefaultChannelHandlerContext
public ChannelFuture write(Object msg) {
        return write(msg, newPromise());
} 
public ChannelFuture write(final Object msg, final ChannelPromise promise) {
        if (msg == null) {
            throw new NullPointerException("msg");
        }
        validatePromise(promise, true);
        write(msg, false, promise);
        return promise;
    }
private void write(Object msg, boolean flush, ChannelPromise promise) {
        DefaultChannelHandlerContext next = findContextOutbound();
        EventExecutor executor = next.executor();
        if (executor.inEventLoop()) {
            next.invokeWrite(msg, promise);
            if (flush) {
                next.invokeFlush();
            }
        } else {
            int size = channel.estimatorHandle().size(msg);
            if (size > 0) {
                ChannelOutboundBuffer buffer = channel.unsafe().outboundBuffer();
                // Check for null as it may be set to null if the channel is closed already
                if (buffer != null) {
                    buffer.incrementPendingOutboundBytes(size, false);
                }
            }
            executor.execute(WriteTask.newInstance(next, msg, size, flush, promise));
        }
    }

 Write是一个Outbound事件,所以会调用outbound处理器的write方法。下面分析headHandler的write方法。

//HeadHandler        
public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) throws Exception {
            unsafe.write(msg, promise);
        }

 里面会调用AbstractUnsafe的write方法 

// AbstractUnsafe
  public void write(Object msg, ChannelPromise promise) {
            if (!isActive()) {
                // Mark the write request as failure if the channel is inactive.
                if (isOpen()) {
                    promise.tryFailure(NOT_YET_CONNECTED_EXCEPTION);
                } else {
                    promise.tryFailure(CLOSED_CHANNEL_EXCEPTION);
                }
                // release message now to prevent resource-leak
                ReferenceCountUtil.release(msg);
            } else {
                outboundBuffer.addMessage(msg, promise);
            }
        }

 outboundBuffer是AbstractUnsafe使用的一种数据结构ChannelOutboundBuffer,用来存储待发送的消息。该数据结构在实例化AbstractUnsafe的同时被初始化:

// ChannelOutboundBuffer
private static final Recycler<ChannelOutboundBuffer> RECYCLER = new Recycler<ChannelOutboundBuffer>() {
        @Override
        protected ChannelOutboundBuffer newObject(Handle handle) {
            return new ChannelOutboundBuffer(handle);
        }
    };  

static ChannelOutboundBuffer newInstance(AbstractChannel channel) {
        ChannelOutboundBuffer buffer = RECYCLER.get();
        buffer.channel = channel;
        buffer.totalPendingSize = 0;
        buffer.writable = 1;
        return buffer;
    }

 ChannelOutboundBuffer的结构如下:


 Buffer是用来存储msg的Entry结构数组,entry的结构如下:



 
ChannelOutboundBuffer实例化时,buffer数组的大小为32,nioBuffers数组的大小也为32.由于ChannelOutboundBuffer的实例化的代价实际上是很高的,看以下构造方法:

private ChannelOutboundBuffer(Handle handle) {
        this.handle = handle;
        buffer = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
        for (int i = 0; i < buffer.length; i++) {
            buffer[i] = new Entry();
        }
        nioBuffers = new ByteBuffer[INITIAL_CAPACITY];
    }

所以netty使用基于thread-local的轻量级对象池Recycler对ChannelOutboundBuffer进行回收。当ChannelOutboundBuffer第一次被实例化且使用完毕后,会回收到Recycler中(见下面的recyle方法),下次需要用时,直接从Recycler中取(见下面的get方法),避免了再次实例化和垃圾回收的开销。

public abstract class Recycler<T> {
    private final ThreadLocal<Stack<T>> threadLocal = new ThreadLocal<Stack<T>>() {
        @Override
        protected Stack<T> initialValue() {
            return new Stack<T>(Recycler.this, Thread.currentThread());
        }
    };
    public final T get() {
        Stack<T> stack = threadLocal.get();
        T o = stack.pop();
        if (o == null) {
            o = newObject(stack);
        }
        return o;
    }
    public final boolean recycle(T o, Handle handle) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Stack<T> stack = (Stack<T>) handle;
        if (stack.parent != this) {
            return false;
        }
        if (Thread.currentThread() != stack.thread) {
            return false;
        }
        stack.push(o);
        return true;
    }
    protected abstract T newObject(Handle handle);
    public interface Handle { }
    static final class Stack<T> implements Handle {
        private static final int INITIAL_CAPACITY = 256;
        final Recycler<T> parent;
        final Thread thread;
        private T[] elements;
        private int size;
        private final Map<T, Boolean> map = new IdentityHashMap<T, Boolean>(INITIAL_CAPACITY);
        @SuppressWarnings({ "unchecked", "SuspiciousArrayCast" })
        Stack(Recycler<T> parent, Thread thread) {
            this.parent = parent;
            this.thread = thread;
            elements = newArray(INITIAL_CAPACITY);
        }
        T pop() {
            int size = this.size;
            if (size == 0) {
                return null;
            }
            size --;
            T ret = elements[size];
            elements[size] = null;
            map.remove(ret);
            this.size = size;
            return ret;
        }

        void push(T o) {
            if (map.put(o, Boolean.TRUE) != null) {
                throw new IllegalStateException("recycled already");
            }

            int size = this.size;
            if (size == elements.length) {
                T[] newElements = newArray(size << 1);
                System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, size);
                elements = newElements;
            }

            elements[size] = o;
            this.size = size + 1;
        }

        @SuppressWarnings({ "unchecked", "SuspiciousArrayCast" })
        private static <T> T[] newArray(int length) {
            return (T[]) new Object[length];
        }
    }

 下面接着分析ChannelOutboundBuffer的addMessage方法。

// ChannelOutboundBuffer
     void addMessage(Object msg, ChannelPromise promise) {
        int size = channel.estimatorHandle().size(msg);
        if (size < 0) {
            size = 0;
        }
        Entry e = buffer[tail++];
        e.msg = msg;
        e.pendingSize = size;
        e.promise = promise;
        e.total = total(msg);

        tail &= buffer.length - 1;

        if (tail == flushed) {
            addCapacity();
        }
        // increment pending bytes after adding message to the unflushed arrays.
        // See https://github.com/netty/netty/issues/1619
        incrementPendingOutboundBytes(size, true);
    }

每次都会将msg作为一个Entry存储到buffer数组的tail位置,然后将tail自增1,自增后执行这行代码tail &= buffer.length – 1(譬如假设length为4,当已存储3个msg后,tail累加到4,和3执行与的结果得到0,因此下次的消息又重新存储到buffer的0位置)使得buffer数组可以循环存储。如果出现tail=flushed,说明空间不够,需要将数组扩容到原来大小的两倍.

incrementPendingOutboundBytes则会更新totalPendingSize,将其累加本次msg的大小。如果新的totalPendingSize超过了channel的高水位线writeBufferHighWaterMark(默认值为64 * 1024),则触发ChannelWritabilityChanged事件。(注意:如果网络很繁忙,套接字的发送缓冲区空间 不够,导致Msg不能及时从buffer中flush出去,那么不断的对channel执行write操作,会使得对数组不断地进行两倍扩容,最终导致OOM。所以最好在自己的Inbound处理器里捕获ChannelWritabilityChanged事件,然后调用channel的isWritable方法,根据结果来决定是否继续执行write操作)。

// ChannelOutboundBuffer
private static final AtomicLongFieldUpdater<ChannelOutboundBuffer> TOTAL_PENDING_SIZE_UPDATER =
            AtomicLongFieldUpdater.newUpdater(ChannelOutboundBuffer.class, "totalPendingSize");

 void incrementPendingOutboundBytes(int size, boolean fireEvent) {
        // Cache the channel and check for null to make sure we not produce a NPE in case of the Channel gets
        // recycled while process this method.
        Channel channel = this.channel;
        if (size == 0 || channel == null) {
            return;
        }

        long oldValue = totalPendingSize;
        long newWriteBufferSize = oldValue + size;
        while (!TOTAL_PENDING_SIZE_UPDATER.compareAndSet(this, oldValue, newWriteBufferSize)) {
            oldValue = totalPendingSize;
            newWriteBufferSize = oldValue + size;
        }

        int highWaterMark = channel.config().getWriteBufferHighWaterMark();

        if (newWriteBufferSize > highWaterMark) {
            if (WRITABLE_UPDATER.compareAndSet(this, 1, 0)) {
                if (fireEvent) {
                    channel.pipeline().fireChannelWritabilityChanged();
                }
            }
        }
    }

 需要注意的是,该方法是线程安全的,采用了一个技巧,使用AtomicLongFieldUpdater来对totalPendingSize进行更新,实现CAS的效果,达到并发安全读写。相对于synchronized同步,AtomicLongFieldUpdater的开销是比较小的。

 

 总结可以借鉴的几个点:

1、轻量级对象池的使用

2、buffer数组的循环存储

3、ChannelWritabilityChanged事件的触发

4、AtomicLongFieldUpdater的使用

 

 

 

  • 大小: 37.6 KB
  • 大小: 40.3 KB
分享到:
评论
1 楼 cuizhiqiang 2016-05-20  
楼主 写的非常好,我一边看你的博客一遍过源码 收获很多,谢谢

相关推荐

    netty-netty-4.1.19.Final.zip_netty_netty学习_rocketmq

    然后,通过分析RocketMQ的源码,观察它是如何利用Netty来实现网络通信的。可以尝试自己编写简单的Netty服务器和客户端,模拟RocketMQ的消息发布和消费过程,加深理解。 总的来说,Netty作为强大的网络通信框架,为...

    基于netty的nio使用demo源码

    Netty是一个高性能、异步事件驱动的网络应用框架,它为Java开发人员提供了构建服务器和客户端应用程序的强大...通过阅读和分析源码,我们可以深入理解Netty的事件驱动模型、NIO机制以及如何在实际项目中应用这些概念。

    Netty5.0架构剖析和源码解读

    Netty源码分析 ##### 3.1. 服务端创建 Netty是一个高性能的网络应用程序框架,其核心优势在于异步事件驱动的I/O处理机制。接下来我们将深入分析Netty服务端的创建过程。 ###### 3.1.1. 服务端启动辅助类...

    netty网络编程.pdf

    12. Netty源码分析 - 深入理解Netty的内部实现,如事件处理机制、线程模型等,有助于优化和定制化开发。 总之,Netty通过高效的NIO模型、丰富的编解码器、灵活的线程管理和强大的异常处理能力,为企业级应用提供了...

    Netty面试题(2022最新版)

    NIOEventLoopGroup源码分析 NIOEventLoopGroup是Netty中用于处理基于NIO的事件循环的类。它继承自`MultithreadEventLoopGroup`,该类负责管理一组`EventLoop`实例,每个`EventLoop`实例都包含了对特定`Channel`的I...

    NanguoCoffee 分析Netty工作流程

    本文将深入探讨Netty的工作流程,通过分析其核心组件和机制,帮助理解如何利用Netty构建高效的网络应用。 Netty 的工作流程主要基于Reactor模式,它包含以下几个关键组件: 1. **BossGroup**:BossGroup 负责接收...

    RocketMQ源码包.zip

    RocketMQ是中国阿里巴巴开源的一款分布式消息中间件,它在大规模分布式系统中扮演着关键角色,用于处理高并发、低延迟的消息传递。...此外,源码分析还有助于提升分布式系统设计和高并发处理的能力。

    Spark源码剖析

    Apache Spark是一个快速的大数据处理框架,它提供了高性能、易用性和复杂分析的能力。Spark核心功能剖析涉及对Spark内部工作机制的深入理解,这通常包括对Spark运行时架构、内存管理、任务调度、数据处理以及与外部...

    Cat技术入门总结

    - **Netty write buffer is full**:调整Netty相关参数配置,优化缓冲区大小和溢出处理机制。 - **连接失败**:检查服务端地址、端口等配置信息是否正确,以及防火墙设置是否阻止了连接。 - **类型转换异常**:...

    mpps:Memcached协议代理服务器

    **四、源码分析** `mpps-master`这个文件名可能指的是项目的源码主分支或者主目录。在实际分析中,我们可以查看项目源码,了解其设计架构、类库选择、线程模型以及各种策略的具体实现,这对于学习和理解MPPS的工作...

    OneLive

    - **Netty框架**:Netty是一个高性能、异步事件驱动的网络应用框架,常用于创建高效的服务器和客户端。 - **WebSockets**:OneLive可能使用WebSocket协议来实现双向通信,提供实时数据传输。 - **RMI(Remote Method...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics