Netty4学习笔记（9）-- Channel状态转换

转自：http://blog.csdn.net/zxhoo/article/details/17964353

前面有一篇文章分析过Bootstrap类如何引导NioSocketChannel。上篇文章简单讨论了一下Channel接口的方法，知道有四个方法用来查询Channel的状态：isOpen()、isRegistered()、isActive()和isWritable()。这篇文章结合Bootstrap分析一下前三个方法，看看NioSocketChannel是如何到达这三个状态的。

Channel继承层次图

分析上面提到的三个状态的时候，会去看Channel继承层次里某些类的代码，为了方便参考，我画了一张（不太严格的）UML类图，如下所示：

open状态

先从isOpen()方法入手，isOpen()方法是在AbstractNioChannel抽象类里实现的，下面是这个类的关键代码：

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public abstract class AbstractNioChannel extends AbstractChannel {  

    ...  

    private final SelectableChannel ch;  

    ...  

    @Override  

    public boolean isOpen() {  

        return ch.isOpen();  

    }  

    ...  

}  

可以看出来，Netty的Channel是否open取决于Java的SelectableChannel是否open。换句话说，只要找出Netty何时open了这个SelectableChannel，就可以知道Channel何时到达了open状态。从Bootstrap的connect()方法开始顺藤摸瓜就能找出答案：

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Bootstrap.connect(String inetHost, int inetPort)  

  -> Bootstrap.doConnect(final SocketAddress remoteAddress, final SocketAddress localAddress)  

    -> AbstractBootstrap.initAndRegister()  

      -> BootstrapChannelFactory.newChannel()  

        -> NioSocketChannel()  

          -> NioSocketChannel.newSocket()  

            -> SocketChannel.open()  

重点看看initAndRegister()方法：

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    // AbstractBootstrap.java  

    final ChannelFuture initAndRegister() {  

        final Channel channel = channelFactory().newChannel();  

        try {  

            init(channel);  

        } catch (Throwable t) {  

            channel.unsafe().closeForcibly();  

            return channel.newFailedFuture(t);  

        }  

  

        ChannelPromise regPromise = channel.newPromise();  

        group().register(channel, regPromise);  

        ...  

        return regPromise;  

    }  

initAndRegister()方法先创建了Channel实例（此时Channel已经处于open状态），然后把它注册到group里，所以大概能够知道，Channel是在open之后进入registered状态的，如下图所示：

registered状态

为了证明上面的猜测，我们从NioEventLoopGroup.register()方法接着看代码。NioEventLoopGroup并没有实现register()方法，真正的实现是在它的超类MultithreadEventLoopGroup里：

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// MultithreadEventLoopGroup.java  

@Override  

public ChannelFuture register(Channel channel, ChannelPromise promise) {  

    return next().register(channel, promise);  

}  

根据这篇文章的介绍，next()方法返回的是一个NioEventLoop，看代码后知道，register()方法是在NioEventLoop的超类，SingleThreadEventLoop里实现的：

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// SingleThreadEventLoop.java  

@Override  

public ChannelFuture register(final Channel channel, final ChannelPromise promise) {  

    ...  

    channel.unsafe().register(this, promise);  

    return promise;  

}  

好吧，继续看代码，知道调用的是AbstractChannel.AbstractUnsafe.register()方法，这个方法又调用了AbstractUnsafe.register0()方法，在register0()方法里，registered字段被设置为true。而AbstractChannel的isRegistered()方法正好是通过这个字段来判断是否是registered状态：

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// AbstractChannel.java  

@Override  

public boolean isRegistered() {  

    return registered;  

}  

也就是说，上面的猜测是正确的，Channel先进入open状态，然后通过把自己注册到group进入registered状态。

active状态

还是先看看isActive()方法是如何实现的（在NioSocketChannel里）：

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// NioSocketChannel.java  

@Override  

public boolean isActive() {  

    SocketChannel ch = javaChannel();  

    return ch.isOpen() && ch.isConnected();  

}  

也就是说，NioSocketChannel的active状态取决于SocketChannel的状态。根据前面的分析知道，NioSocketChannel构造函数执行之后，SocketChannel已经处于open状态了，那么接下来就看SocketChannel的connect()方法是何时被调用的。回到Bootstrap类的doConnect()方法：

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Bootstrap.connect(String inetHost, int inetPort)  

  -> Bootstrap.doConnect(final SocketAddress remoteAddress, final SocketAddress localAddress)  

    -> AbstractBootstrap.initAndRegister()  

       Bootstrap.doConnect0(...)  

         -> Channel.connect(SocketAddress remoteAddress, ChannelPromise promise  

doConnect()方法在initAndRegister()之后又调用了doConnect0()方法,doConnect0()方法调用了Channel的connect()方法。在AbstractChannel里有connect()方法的实现：

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// AbstractChannel.java  

@Override  

public ChannelFuture connect(SocketAddress remoteAddress, ChannelPromise promise) {  

    return pipeline.connect(remoteAddress, promise);  

}  

也就是说，connect实际上是被当做事件交给pipeline去处理的，而且是个outbound事件，看DefaultChannelPipeline：

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// DefaultChannelPipeline.java  

@Override  

public ChannelFuture connect(SocketAddress remoteAddress, ChannelPromise promise) {  

    return tail.connect(remoteAddress, promise);  

}  

tail是DefaultChannelHandlerContext实例：

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    // DefaultChannelHandlerContext.java  

    @Override  

    public ChannelFuture connect(SocketAddress remoteAddress, ChannelPromise promise) {  

        return connect(remoteAddress, null, promise);  

    }  

  

    @Override  

    public ChannelFuture connect(final SocketAddress remoteAddress, final SocketAddress localAddress, final ChannelPromise promise) {  

        ...  

        final DefaultChannelHandlerContext next = findContextOutbound();  

        EventExecutor executor = next.executor();  

        if (executor.inEventLoop()) {  

            next.invokeConnect(remoteAddress, localAddress, promise);  

        } else {  

            safeExecute(executor, new Runnable() {  

                @Override  

                public void run() {  

                    next.invokeConnect(remoteAddress, localAddress, promise);  

                }  

            }, promise, null);  

        }  

  

        return promise;  

    }  

  

    private void invokeConnect(SocketAddress remoteAddress, SocketAddress localAddress, ChannelPromise promise) {  

        try {  

            ((ChannelOutboundHandler) handler).connect(this, remoteAddress, localAddress, promise);  

        } catch (Throwable t) {  

            notifyOutboundHandlerException(t, promise);  

        }  

    }  

三个参数版的connect()方法看起来很复杂，但无非就是做了两件事：先沿着pipeline往前找到第一个outbound类型的context，接着调用这个context的invokeConnect()方法。然后context又调用了handler的connect()方法，而pipeline里必定会有一个outbound类型的context/handler，这个context就是head，相应的handler是内部类HeadHandler：

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// DefaultChannelPipeline.java  

static final class HeadHandler implements ChannelOutboundHandler {  

    protected final Unsafe unsafe;  

  

    protected HeadHandler(Unsafe unsafe) {  

        this.unsafe = unsafe;  

    }  

    ...  

    @Override  

    public void connect(ChannelHandlerContext ctx, SocketAddress remoteAddress, SocketAddress localAddress, ChannelPromise promise) throws Exception {  

        unsafe.connect(remoteAddress, localAddress, promise);  

    }  

    ...  

}  

HeadHandler只是调用了unsafe的connect()方法，unsafe是在构造函数里传进来的：

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public DefaultChannelPipeline(AbstractChannel channel) {  

    ...  

    HeadHandler headHandler = new HeadHandler(channel.unsafe());  

    head = new DefaultChannelHandlerContext(this, null, generateName(headHandler), headHandler);  

    ...  

}  

Unsafe.connect()方法在AbstractNioChannel.AbstractNioUnsafe里实现，这个实现调用了AbstractNioChannel.doConnect()方法。doConnect()方法最终在NioSocketChannel里得以实现：

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// NioSocketChannel.java  

@Override  

protected boolean doConnect(SocketAddress remoteAddress, SocketAddress localAddress) throws Exception {  

    if (localAddress != null) {  

        javaChannel().socket().bind(localAddress);  

    }  

  

    boolean success = false;  

    try {  

        boolean connected = javaChannel().connect(remoteAddress);  

        if (!connected) {  

            selectionKey().interestOps(SelectionKey.OP_CONNECT);  

        }  

        success = true;  

        return connected;  

    } finally {  

        if (!success) {  

            doClose();  

        }  

    }  

}  

结论

代码分析的很复杂，但结论很简单：被Bootstrap引导的NioSocketChannel在构造好之后就进入了open状态，之后通过把自己注册进EventLoop进入registered状态，接着连接服务器进入active状态。