Netty如何封装Socket客户端Channel，Netty的Channel都有哪些类型？

 

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前言

原文：Netty如何封装Socket客户端Channel，Netty的Channel都有哪些类型？

前面分析过Netty封装的服务端Channel——NioServerSocketChannel，对应的客户端也会封装一个Channel——NioSocketChannel，可以对比OIO网络编程模型中的ServerSocket和Socket，对应NIO中的ServerSocketChannel和SocketChannel，看看这两个组件是如何被Netty封装使用的。

Netty封装客户端SocketChannel的源码分析

如下是Netty服务端读取新连接的核心代码，在文章：Netty是如何处理新连接接入事件的？中已经总结分析过：

在黄色1处获取了JDK的SocketChannel后，在黄色2处Netty调用了NioSocketChannel的构造器，目的是将JDK的SocketChannel封装为Netty自己的客户端Channel——NioSocketChannel。下面跟进源码，看看Netty都封装了什么东西，以及为何要这么做。

总的来说，NioSocketChannel的构造器主要做了两件事：

1、调用一系列父类构造器，对SocketChannel做初始化工作

• 设置SocketChannel为非阻塞模式

• 保存初始化SocketChannel需要注册的I/O事件——OP_READ=16

• 创建SocketChannel的唯一id

• 创建SocketChannel的unsafe实现类——NioByteUnsafe，后续专门总结Netty的unsafe，这里先知道。

• 创建SocketChannel的默认pipeline组件，这个组件是Netty额外封装JDK的Channel的核心原因，目的就是更好的设计自己的架构，这里和服务端封装ServerSocketChannel是一样的逻辑，复用了代码

2、调用配置类：主要是禁止TCP Nagle算法

下面看下细节，下面是NioSocketChannel的构造器源码：

首先，层层调用父类构造器对其初始化，复习Netty Channel的继承关系：

比如先调用直接父类——AbstractNioByteChannel构造器，该构造器会将SocketChannel的I/O读事件保存：

然后继续调用父类构造器——AbstractNioChannel，这里和Netty封装服务端Channel——NioServerSocketChannel，共用了一段逻辑：

主要做了三件事:

1、保存JDK的SocketChannel，也就是AbstractNioChannel中的ch属性

2、为Netty封装的Channel保存interest的I/O事件

3、设置JDK的SocketChannel为非阻塞模式

当然在做这三件事前，会继续先调用上层父类AbstractChannel的构造器：

该构造器主要作用是初始化Netty客户端Channel的一些共有配置，比如唯一id，大动脉pipeline组件，以及为其创建unsafe，和封装服务端Channel一样的流程

全部搞完，返回到NioSocketChannel构造器，继续执行如下初始化config属性的逻辑：

这里初始化config，最重要的一件事是禁止了TCP的Nagle算法，如下代码：

至于何时才会自动关闭该算法，需要看if判断逻辑里的判断方法——canEnableTcpNoDelayByDefault是什么东西，如下：

发现一个默认的变量CAN_ENABLE_TCP_NODELAY_BY_DEFAULT，它在非安卓环境下设置为关闭，即在非安卓端上部署Netty，它会自动关闭TCP的nagle算法。

TCP协议默认开启了Nagle算法（即默认关闭TCP_NODELAY选项，注意意思是相反的）

Netty客户端NioSocketChannel的创建很简单，至此分析完毕。

小结

Netty封装客户端NioSocketChannel主要就是三件事：

1、配置SocketChannel为非阻塞——configureBlocking(false)

2、保存OP_READ事件，但是是延迟注册的，且会为Channel创建唯一id，unsafe组件（负责底层数据读写）和pipeline组件（业务数据流动的载体）

3、在NioSocketChannelConfig()中判断设置是否打开TCP的Nagle算法，即在非安卓环境下，执行setTcpNoDelay(true)，即禁止Nagle算法，希望把小数据包尽量发送出去，降低延迟，而Nagle算法会通过减少需要传输的数据包来优化网络。在Linux内核中，数据包的发送和接受会先做缓存，分别对应于写缓存和读缓存。目的是为了尽可能发送大块数据，避免网络中充斥着许多小数据块。

Netty的Channel类型总结

下面全面总结一下Netty的Channel类型，当然主要是NIO模型下的Channel。Netty的NIO模型的Channel主要分为两类：NioSocketChannel和NioServerSocketChannel，分别封装了JDK的SocketChannel和ServerSocketChannel，对应了客户端Socket和服务端Socket。

一个精简版的类图如下，蓝色部分是服务端Channel，白色是客户端的Channel。

我们只关心对JDK NIO的封装设计，从顶到下，基本脉络是：Channel接口>AbstractChannel（所有Channel的骨架实现）>AbstractNioChannel（NIO模型下Channel的骨架），而从AbstractNioChannel又开始分支，如下：

Channel是Netty的所有Channel的共同接口，定义了一系列的Socket或者Netty自身的I/O操作的接口，而Channel的底层I/O功能的实现都是由Unsafe接口负责，该接口聚合在了Channel接口，作为其内部接口。

AbstractChannel是Channel的骨架实现，负责实现不同类型Channel的共同组件或者基础属性，比如保存Channel的标识id，unsafe骨架实现，pipeline，EventLoop属性等。

AbstractNioChannel是NIO模型下Channel的骨架实现，相对的，阻塞模型下Channel的骨架实现就是AbstractOioChannel，这很少有人用，不讨论它。AbstractNioChannel最大的特性是聚合了JDK的I/O多路复用器——Selector，主要负责NIO相关的Channel的抽象实现，且内置了JDK底层的Channel接口，可以给客户端/服务端Channel设置非阻塞模式，保存interest的I/O事件，SelectionKey等，前面分析过这个构造器。

从AbstractNioChannel后，开始细分服务端和客户端的Channel：

主要就是这两类Channel，它们都直接继承AbstractNioChannel，两者最明显的区别是默认设置的I/O事件不一样，NioSocketChannel是设置OP_READ事件，而NioServerSocketChannel是设置OP_ACCEPT事件，即前者是读取已建立连接上的数据，后者是读取新连接。

还有一个Unsafe，前面说过每个Netty的Channel都有一个Unsafe接口与之绑定，Unsafe接口的相关实现类负责实现Netty的Channel所有I/O操作，一共有两类unsafe的实现类，即服务端Channel的NioMessageUnsafe，它的主要作用就是读新连接，还有客户端Channel的NioByteUnsafe，它的主要作用是读、写已有连接上的数据，复习下两者的继承关系：

最后，还能知道每个Netty的Channel都有一个config——配置工具类，存储了每类Channel的底层网络配置，其继承关系如下：

整个结果一气呵成，充分利用了模板方法等设计模式，不论是命名上，还是具体实现上，都非常美观和流畅，可以学习这种组件分类设计的方式。

小结

NIO模型下，Netty中的Channel分类：

1、NioServerSocketChannel是服务端Channel，继承AbstractNioMessageChannel，启动时注册的I/O事件为OP_ACCEPT，并创建NioServerSocketChannelConfig和NioMessageUnsafe，核心作用就是读新客户端连接

2、NioSocketChannel是客户端Channel，继承AbstractNioByteChannel，初始化时注册的I/O事件为OP_READ，创建NioSocketChannelConfig和NioByteUnsafe，核心作用是读、写已有连接上的数据

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