一、Channel简介

Channel是Netty的网络抽象类，聚合了很多的功能，包括网络读、写，客户端发起连接，主动关闭连接，链路关闭，获取通讯双方的网络地址等。也包括了Netty框架自身的一些功能，如获取该Channel的EventLoop，获取缓冲分配器ByteBufferAllocator和pipeline等等。

二、Channel功能介绍

在这里插入图片描述
以上是Channel接口提供的一些方法，很多比较重要，所以这里简单的进行介绍：

alloc()：获取当前Channel使用的ByteBuf缓冲区分配器
read()：从Channel中读取数据，如果数据被读取成功，那么就会触发io.netty.channel.ChannelInboundHandler#channelRead方法，读取操作调用完成之后，会调用io.netty.channel.ChannelInboundHandler#channelReadComplete
flush()：将之前写入到唤醒消息数组的数据全部写到目标Channel中；
disconnect(ChannelPromise var1)：请求断开远程的连接并使用ChannelPromise来处理操作的结果
bind(SocketAddress localAddress)：绑定指定的本地Socket地址
config()：获取当前Channel的配置信息
isOpen()：判断Channel是否已经打开
isRegistered()：判断当前Channel是否已经注册到EventLoop上；
isActive()：是否已经处于激活状态
metadata()：获取当前Channel的元数据信息，包括TCP参数配置等等
localAddress()：获取当前Channel绑定的本地地址；
remoteAddress()：获取当前Channel绑定的远程地址；
eventLoop()：获取当前Channel注册到的EventLoop，本质上是Reactor线程组；
parent()：对于服务端来说，会返回空，对于客户端来说，会返回创建他的ServerSocketChannel；
id()：返回一个ChannelId对象，是Channel的唯一标志，生成策略如下：

机器的MAC地址，可以代表全局唯一的信息；
当前的进程ID；
当前系统时间的毫秒数；
当前系统时间纳秒数；
32位整形随机数；
32位自增的序列数；
参看DefaultChannelId原代码：

  private DefaultChannelId() {
    this.data = new byte[MACHINE_ID.length + 4 + 4 + 8 + 4];
    int i = 0;
    System.arraycopy(MACHINE_ID, 0, this.data, i, MACHINE_ID.length);
    int i = i + MACHINE_ID.length;
    i = this.writeInt(i, PROCESS_ID);
    i = this.writeInt(i, nextSequence.getAndIncrement());
    i = this.writeLong(i, Long.reverse(System.nanoTime()) ^ System.currentTimeMillis());
    int random = PlatformDependent.threadLocalRandom().nextInt();
    i = this.writeInt(i, random);
    assert i == this.data.length;
    this.hashCode = Arrays.hashCode(this.data);
  }

三、Channel继承体系

这里分别查看服务端的NioServerSocketChannel和客户端的NioSocketChannel

（一）NIOServerSocketChannel继承体系：

在这里插入图片描述

（二）NioSocketChannel继承体系：

在这里插入图片描述

（三）AbstractChannel

1. 成员变量

在这里插入图片描述
可以看到，除了前面定义的一些异常之外，就是对Channel的一些方法对应的变量，所以这里不做过多讲解。

2. 成员方法

比较重要的是：

write(Object msg)：写出数据，不过并没有直接写出，而是放到了环形缓冲区，当调用了flush方法的时候，才会真正的写出
writeAndFlush(Object msg)：写出数据，同时flush
connect：建立连接

（二）AbstractNioChannel

1. 成员变量

protected final int readInterestOp：代表的是SelectionKey的OP_READ；
volatile SelectionKey selectionKey：注册到EventLoop返回的选择键，由于Channel会面临并发写情况，需要修改selectionKey，需要让其他线程知道，所以使用volatile修饰；
private ChannelPromise connectPromise：处理注册结果；
ScheduledFuture<?> connectTimeoutFuture：连接超时定时器

2. 核心API源码

（1） Channel的注册

  protected void doRegister() throws Exception {
    boolean selected = false;

    while(true) {
      try {
        this.selectionKey = this.javaChannel().register(this.eventLoop().unwrappedSelector(), 0, this);
        return;
      } catch (CancelledKeyException var3) {
        if (selected) {
          throw var3;
        }

        this.eventLoop().selectNow();
        selected = true;
      }
    }
  }

这里定义了一个boolean的变量selected代表是否注册成功，然后循环调用SelectableChannel的register方法进行注册，直到成功为止。
注册的时候需要指定监听的网络操作位来表示Channel对哪些网络事件感兴趣，网络事事件定义在SelectionKey里面，定义如下：

public static final int OP_READ = 1 << 0：读操作位
public static final int OP_WRITE = 1 << 2：写操作位
public static final int OP_CONNECT = 1 << 3：客户端连接服务器操作位
public static final int OP_ACCEPT = 1 << 4：服务端接受客户端操作连接为

我们看到，这里面传入的是0，表示不对任何事件感兴趣，仅仅是完成事件的注册。注册时候可以携带附件（这里携带的是当前Channel实例），后续Channel接收到之后，可以重新获取到之前的附件信息进行处理。

（三）AbstractNioByteChannel

1. 成员变量

就一个flushTask，用来负责继续写半包消息。

2. 核心API源码

（1） doWrite方法

  protected void doWrite(ChannelOutboundBuffer in) throws Exception {
    int writeSpinCount = this.config().getWriteSpinCount();

    do {
      Object msg = in.current(); //①
      if (msg == null) {  //②
        this.clearOpWrite();
        return;
      }
      writeSpinCount -= this.doWriteInternal(in, msg); //③
    } while(writeSpinCount > 0); //④
    this.incompleteWrite(writeSpinCount < 0);
  }

这里会从循环消息队列中弹出一条消息 ^①。判断是否为null。
如果为空，则证明数组中所有等待发送的消息全部发送完毕，就清空半包标志 ^②，并且退出循环。清空半包标志代码如下：

  protected final void clearOpWrite() {
    SelectionKey key = this.selectionKey();
    if (key.isValid()) {
      int interestOps = key.interestOps(); // ⑤
      if ((interestOps & 4) != 0) { //⑥
        key.interestOps(interestOps & -5); //⑦
      }
    }
  }

从当前的SelectionKey中获取网路操作位 ^⑤，然后与Selection_OP_WRITE（4）做按位与 ^⑥，如果结果不为0，证明SelectionKey是isWritable的，那么就需要进行清除写操作位，清除的方法很简单，就是对操作位和 ~Selection_OP_WRITE（-5）进行按位与运算 ^⑦，说白了，就是把写操作位置成0。

如果不为空，进行写操作 ^③。查看doWriteInternal方法可以发现，写出的是ByteBuf或者是FileRegion，这里不做过多赘述

（四）AbstractNioMessageChannel

1. 成员变量

inputShutdown：用来表示输入是否已经关闭

2. 核心API解析

比较重要的也是doWrite方法，如下：

protected void doWrite(ChannelOutboundBuffer in) throws Exception {
    SelectionKey key = this.selectionKey();
    int interestOps = key.interestOps();

    while(true) {
      Object msg = in.current();
      if (msg == null) {
        if ((interestOps & 4) != 0) {
          key.interestOps(interestOps & -5);
        }
        break;
      }

      try {
        boolean done = false;

        for(int i = this.config().getWriteSpinCount() - 1; i >= 0; --i) {
          if (this.doWriteMessage(msg, in)) {
            done = true;
            break;
          }
        }

        if (!done) {
          if ((interestOps & 4) == 0) {
            key.interestOps(interestOps | 4);
          }
          break;
        }

        in.remove();
      } catch (Exception var7) {
        if (!this.continueOnWriteError()) {
          throw var7;
        }

        in.remove(var7);
      }
    }

  }

其实核心逻辑和AbstractNioByteChannel类似，不同的地方在于写出的是POJO对象，而不是ByteBuf和FieldRegion，具体由子类对doWriteMessage的实现来决定。

（五）NioServerSocketChannel

1. 成员变量

ChannelMetadata METADATA：元数据信息；
ServerSocketChannelConfig config：用于配置TCP参数的配置对象；

2. 核心API解析

（1）打开ServerSocketChannel通道

  private static java.nio.channels.ServerSocketChannel newSocket(SelectorProvider provider) {
    try {
      return provider.openServerSocketChannel(); // ①
    } catch (IOException var2) {
      throw new ChannelException("Failed to open a server socket.", var2);
    }
  }

默认情况下①处使用的provider是KQueueSelectorProvider

public class KQueueSelectorProvider extends SelectorProviderImpl {
  public KQueueSelectorProvider() {
  }

  public AbstractSelector openSelector() throws IOException {
    return new KQueueSelectorImpl(this);  
  }
}

我们发现，并没有openServerSocketChannel方法，所以实际上是在父类SelectorProviderImpl中

public abstract class SelectorProviderImpl extends SelectorProvider {
  ......
  public ServerSocketChannel openServerSocketChannel() throws IOException {
    return new ServerSocketChannelImpl(this); //这是NIO的ServerSocket实现
  }
  ......
}

（2）读取数据

protected int doReadMessages(List<Object> buf) throws Exception {
    SocketChannel ch = SocketUtils.accept(this.javaChannel()); //①	

    try {
      if (ch != null) { //
        buf.add(new NioSocketChannel(this, ch));
        return 1;
      }
    } catch (Throwable var6) {
      logger.warn("Failed to create a new channel from an accepted socket.", var6);

      try {
        ch.close();
      } catch (Throwable var5) {
        logger.warn("Failed to close a socket.", var5);
      }
    }

    return 0;
  }

接受客户端的SocketChannel ^①；
如果不为空，则利用接收到的SocketChannel创建NioSocketChannel；
把创建好的NioSocketChannel添加到List<Object>中（在NIOServerSocketChannel中到这里就算完成了）；
返回1，表示消息读取成功；
也就是说，NioServerSocketChannel的读取操作就是接受客户端的连接，创建NioSocketChannel对象。

（六）NioSocketChannel

1. 成员变量

SocketChannelConfig config ：客户端TCP配置实例

2. 核心API解析

四、Unsafe介绍

Unsafe实际上Channel接口的辅助接口，它不应该被用户代码直接调用，而不是说他不安全。实际上Channel接口的很多操作都是由它来实现的。
在这里插入图片描述

五、Unsafe接口继承体系

在这里插入图片描述

Netty-9 Channel和UnSafe

一、Channel简介

二、Channel功能介绍

三、Channel继承体系

（一）NIOServerSocketChannel继承体系：

（二）NioSocketChannel继承体系：

（三）AbstractChannel

1. 成员变量

2. 成员方法

（二）AbstractNioChannel

1. 成员变量

2. 核心API源码

（三）AbstractNioByteChannel

1. 成员变量

2. 核心API源码

（四）AbstractNioMessageChannel

1. 成员变量

2. 核心API解析

（五）NioServerSocketChannel

1. 成员变量

2. 核心API解析

（六）NioSocketChannel

1. 成员变量

2. 核心API解析

四、Unsafe介绍

五、Unsafe接口继承体系

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