Netty AUTO_READ读数据流程分析

Netty channelRegisteredChannelActive---源码分析
经过下面的分析我们可以了解netty读数据的一个过程，以及为什么channelActive方法、channelReadComplete方法会回调ChannelOutboundHandler的read方法。

1.read()方法追溯

上文说到在HeadContext的channelActive方法中会调用readIfIsAutoRead();该方法同样会在HeadContext的channelReadComplete(xxx)中调用。 readIfIsAutoRead();源码如下：

private void readIfIsAutoRead() {
    if (channel.config().isAutoRead()) {
       channel.read();
    }
}

channel.config().isAutoRead()可以通过ChannelOption.AUTO_READ设置。如果设置为false，那么channel便不会主动读数据，除非显示的调用ChannelHandlerContext的read()

AbstractChannel的read()如下

    @Override
    public Channel read() {
        pipeline.read();
        return this;
    }

在read()方法中调用了pipeline的read()方法

DefaultChannelPipeline的read()方法

    @Override
    public final ChannelPipeline read() {
        tail.read();
        return this;
    }

2.TailContext

那么接下来的重点就是DefaultChannelPipeline的tail及tail.read()方法了。先看一下tail对应的TailContext类，TailContext是DefaultChannelPipeline的内部类

DefaultChannelPipeline

   final AbstractChannelHandlerContext head;
   final AbstractChannelHandlerContext tail;

   ...省略代码...

   protected DefaultChannelPipeline(Channel channel) {
        this.channel = ObjectUtil.checkNotNull(channel, "channel");
        succeededFuture = new SucceededChannelFuture(channel, null);
        voidPromise =  new VoidChannelPromise(channel, true);

        tail = new TailContext(this);
        head = new HeadContext(this);

        head.next = tail;
        tail.prev = head;
    }

TailContext

    // A special catch-all handler that handles both bytes and messages.
    final class TailContext extends AbstractChannelHandlerContext implements ChannelInboundHandler {

        TailContext(DefaultChannelPipeline pipeline) {
            super(pipeline, null, TAIL_NAME, true, false);
            setAddComplete();
        }

        @Override
        public ChannelHandler handler() {
            return this;
        }
     ...省略代码...   

TailContext继承自AbstractChannelHandlerContext，同时实现了ChannelInboundHandler，也是多重身份。
TailContext的read()方法是继承自AbstractChannelHandlerContext，TailContext没有重写。

AbstractChannleHandlerContext的read()如下：

    @Override
    public ChannelHandlerContext read() {
        final AbstractChannelHandlerContext next = findContextOutbound();
        EventExecutor executor = next.executor();
        if (executor.inEventLoop()) {
            next.invokeRead();
        } else {
            Runnable task = next.invokeReadTask;
            if (task == null) {
                next.invokeReadTask = task = new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        next.invokeRead();
                    }
                };
            }
            executor.execute(task);
        }

        return this;
    }
    
    private AbstractChannelHandlerContext findContextOutbound() {
        AbstractChannelHandlerContext ctx = this;
        do {
            ctx = ctx.prev;
        } while (!ctx.outbound);
        return ctx;
    }

其中findContextOutbound()是找到下一个Outbound的ChannelHandlerContext。那么由tail.read()所代表的含义便是从pipeline中的尾部的最后一个ChannelInboundHandler开始往前查找是Outbound的HandlerContext.
然后该HandlerContext的invokeRead()方法被调用。

3.简单讲解executor.inEventLoop()

以下分析和read过程没多大关系也可以跳过
AbstractChannleHandlerContext的read()方法中的

       if (executor.inEventLoop()) {
            next.invokeRead();
        } else {
            Runnable task = next.invokeReadTask;
            if (task == null) {
                next.invokeReadTask = task = new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        next.invokeRead();
                    }
                };
            }
            executor.execute(task);
        }

AbstractEventExecutor的inEventLoop()

    @Override
    public boolean inEventLoop() {
        return inEventLoop(Thread.currentThread());
    }

上面代码的含义是如果调用ChannelHandlerContext read() 所在的线程和executor是同一个线程，那么直接执行AbstractChannelHandlerContext的invokeRead()方法，否则封装成任务，放到executor的任务队列，去等待执行。 这种类似的代码在netty中很常见，这是netty中不用考虑多线程问题的原因。netty用这种方式很好的规避了多线程所带来的问题，很值得我们借鉴

那么这个executor怎么来的呢？看一下AbstractChannelHandlerContext的executor()方法

    @Override
    public EventExecutor executor() {
        if (executor == null) {
            return channel().eventLoop();
        } else {
            return executor;
        }
    }

如果executor 为null，就返回channel().eventLoop()。这里channel().eventLoop()就是每个channel所对应的EventLoop,专门用来处理IO事件,因此不能被阻塞，不能执行耗时任务,该eventLoop会在channel创建时会和channel绑定，ChannelInboundHandler的channelRegistered()也就会被回调。我们创建ServerBootstrap是会指定一个WokerGroup例如NioEventLoopGroup，那么这个eventLoop便会是其中的一员。

那如果executor不为null，executor是怎么来的呢？

AbstractChannelHandlerContext的构造方法

   AbstractChannelHandlerContext(DefaultChannelPipeline pipeline, EventExecutor executor, String name,
                                  boolean inbound, boolean outbound) {
        this.name = ObjectUtil.checkNotNull(name, "name");
        this.pipeline = pipeline;
        this.executor = executor;
        this.inbound = inbound;
        this.outbound = outbound;
        // Its ordered if its driven by the EventLoop or the given Executor is an instanceof OrderedEventExecutor.
        ordered = executor == null || executor instanceof OrderedEventExecutor;
    }

executor是通过构造方法传进来的。pipeline在添加handler时可以指定EventExecutorGroup(可以查看ChannelPipeline接口的API)，便是这么传进来的，具体的分析过程此处略去(可查看netty 耗时任务如何处理去查看具体分析过程)，因为不是此篇文章的重点。
这样我们就能处理耗时任务，而不阻塞IO线程了。

4.ChannelHandlerContext的read()在pipeline的传递

第2小节分析到AbstractChannelHandlerContext的invokeRead()方法会被调用，那么invokeRead()实现了什么功能？

   private void invokeRead() {
        if (invokeHandler()) {
            try {
                ((ChannelOutboundHandler) handler()).read(this);
            } catch (Throwable t) {
                notifyHandlerException(t);
            }
        } else {
            read();
        }
    }

该方法所表达的含义很简单就是回调ChannelOutboundHandler的read(xxx)方法。如果我们的自定义的ChannelOutboundHandler继承自ChannelOutboundHandlerAdapter，并且没有重写该方法，或者在重写的方法中调用了super.read(ctx); 那就会重复调用ChannelHandlerContext的read(),即AbstractChannelHandlerContext的read()方法。这样read(xxx)回调便会在ChannelHandlerContext的作用下从pipleline的ChannelOutboundHandler中的尾部传递到头部，直到DefaultChannelPipeline的DefaultChannelPipeline的HeadContext.

HeadContext的read(xxx)方法如下，HeadContext本身也是ChannelOutboundHandler

        @Override
        public void read(ChannelHandlerContext ctx) {
            unsafe.beginRead();
        }

以NioChannel为例，unsafe.beginRead();最终会调用到AbstractNioChannel的doBeginRead()方法，其对应的源码如下：

    @Override
    protected void doBeginRead() throws Exception {
        // Channel.read() or ChannelHandlerContext.read() was called
        final SelectionKey selectionKey = this.selectionKey;
        if (!selectionKey.isValid()) {
            return;
        }

        readPending = true;

        final int interestOps = selectionKey.interestOps();
        if ((interestOps & readInterestOp) == 0) {
            selectionKey.interestOps(interestOps | readInterestOp);
        }
    }

该方法里就是Java Nio的相关操作，SelectionKey的性趣集中添加OP_READ，最终实现读数据。