Pipeline模式(netty源码死磕6)

精进篇:netty源码死磕6 

巧夺天工——Pipeline模式揭秘


1. 巧夺天工——Pipeline模式揭秘

1.1. Pipeline模式简介

管道的发名者叫,Malcolm Douglas McIlroy,他也是Unix的创建者,是Unix文化的缔造者之一。

40年前,Unix操作系统横空出世,Unix不仅仅带来了一个操作系统,还创造C语言,Socket,开源,黑客等等文化,这些文化影响着整个计算机世界的文明,直到今天。

如果说Unix是计算机文明中最伟大的发明,那么,Unix下的Pipe管道就是跟随Unix所带来的另一个伟大的发明。管道的出现,解决的就是让不同功能的程序可以互相连通通讯,从而可以让软件开发,程序开发更加的“高内聚,低耦合”,从而可以让程序“Do one thing, Do it well”,从而可以让程序“Keep it Simple Stupid”等等,这一哲学引影了一代又一代的软件架构,直到今天的云计算。

管道模型,是一种“链式模型”,用来串接不同的程序或者不同的组件,让它们组成一条直线的工作流。这样给定一个完整的输入,经过各个组件的先后协同处理,得到唯一的最终输出。

1.2. Pipeline模式应用场景

简单的说,管道模型的典型应用场景,可以用一个形象的比方,有点类似像富士康那么的工厂生产线。

管道模型包含两个部分:pipeline 管道、valve 阀门。

pipeline 管道,可以比作车间生产线,在这里可认为是容器的逻辑处理总线。

valve 阀门,可以比作生产线上的工人,负责完成各自的部分工作。 阀门也可以叫做Handler 处理者。

1.3. Tomcat中的Pipeline模式

在我们非常熟悉的Web容器Tomcat中,一个请求,首先被Connector接受到。然后,会将请求交给Container,Container处理完了之后将结果返回给Connector 。

Tomcat中,Container包含了Engine、Host、Context、Wrapper几个内部的子容器元素。

这几个子容器元素的功能,赘述如下:

Engine:代表一个完整的 Servlet 引擎,可以包含多个Host。它接收来自Connector的请求,并决定传给哪个Host来处理,得到Host处理完的结果后,返回给Connector。

Host:代表一个虚拟主机,一个Host能运行多个应用,它负责安装和展开这些应用,每个Host对应的一个域名。

Context:一个Context代表一个运行在Host上的Web应用

Wrapper: 一个Wrapper 代表一个 Servlet,它负责管理一个 Servlet,包括的 Servlet 的装载、初始化、执行以及资源回收。

wps8A0D.tmp

在一个用户请求过来后,Tomcat中的每一级子容器,都对应于一个阀门Valve(注意:这个单词不是value,有一个字母的差别)。Tomcat接受请求之后,请求从被接受,被分发,被处理,到最后转变成http响应,会通过如下的阀门序列。


wpsE81D.tmp

这些阀门(Valve)通过invoke(next)方法彼此串联起来,最终构成的执行顺序,构成一个管道。

Pipeline模式,在设计模式中,属于责任链模式的一种。在Tomcat的Pipeline模式中。从Engine到Host再到Context一直到Wrapper,都是通过同一个责任链,来传递请求。

1.4. Netty中的Pipeline模式

看完前面的《Netty 源码(ChannelHandler 死磕)》一文,大家对Netty的Pipeline已经有初步的了解。

这里再简单的回顾一下。

一个Channel,拥有一个ChannelPipeline,作为ChannelHandler的容器。

但是一个ChannelHandler,不能直接放进Pipeline中,必须包裹一个AbstractChannelHandlerContext 的上下文环境。

在初始化Netty的Channel时,需要将Handler加载到Pipeline中。

假定加载三个Handler,分别负责解码、业务、编码。三个Handler加载到ChannelPipeline的参考代码如下:

@Override
public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception
{
    ChannelPipeline p = ch.pipeline();
    p.addLast(new DecoderHandler());
    p.addLast(new BusinessHandler());
    p.addLast(new EncoderHandler());
}

Netty中Channel加完Hander之后,Pipeline的容器内容图如下:

wps4A81.tmp

Pipeline中不直接加入Handler,而是需要进行包裹。对应于Decoder、Business、Encoder三个Hander,分别创建三个默认的上下文包裹器(DefaultContext )。DefaultContext 的具体实现类,在Netty中,是DefaultChannelHandlerContext。

除此之外,Pipeline的头尾,各有一个特别的上下文Context 。这两个Hander Context ,不是默认的DefaultContext 。分别有自己的类型。

1.5. Context的类型

在Pipeline中头尾,分别各有一个特别的HandlerContext——简称Head和Tail。Head的类型是HeadContext。Tail的类型是TailContext。这两种类型,和DefaultChannelHandlerContext类型,都是AbstractChannelHandlerContext的子类。

wpsABAD.tmp


Head和作用是什么呢?

Head上下文包裹器的主要作用: 主要是作为入站处理的起点。数据从Channel读入之后,一个入站数据包从Channel的事件发送出来,首先从Head开始,被后面的所有的入站处理器,逐个进行入站处理。

大致的入站流程如下图:

wpsDD3.tmp

注意,TailContext,其实也是一个入站处理器。先按下不表,待会详细阐述。

Tail的作用是什么呢?

Tail上下文包裹器的主要作用: 主要是作为出站处理的起点。当所有的入站处理器,都处理完成后,开始出站流程。需要出站的数据包,首先从Tail开始,被所有的出站处理器上下文Context中的Hander逐个进行处理。然后将处理结果,写入Channel中。

wps63B4.tmp

注意,HeadContext,其实也是一个出站处理器。先按下不表,待会详细阐述。

Tail和Head内部,没有包裹其他的内部Handler成员。这一点,是与默认的上下文包裹器DefaultChannelHandlerContext不同的地方。

TailContext本身实现了ChannelInboundHandler 接口的方式,可以完成入站处理的操作,作为一个入站处理器使用。

HeadContext本身,实现了ChannelOutboundHandler 接口的方式,可以完成出站处理的操作,完成最终的出站处理操作。


1.6. Pipeline模式的优点:

总结一下Pipeline模式的优点,如下:

1、降低耦合度。它将请求的发送者和接收者解耦。

2、简化了Handler处理器。使得处理器不需要不需要知道链的结构。也就是Handler处理器可以是无状态的。与责任链(流水线)相关的状态,交给了Context去维护。

3、增强给对象指派职责的灵活性。通过改变链内的成员或者调动它们的次序,允许动态地新增或者删除责任。

4、 增加新的请求处理器很方便。

1.7. 小结

本节从宏观上,解读了什么是Netty的pipeline。

下一篇:Pipeline的入站流程和出站流程

posted @ 2018-10-28 10:01  疯狂创客圈  阅读(4483)  评论(0编辑  收藏  举报