浅析Netty的异步事件驱动（二）

上一篇文件浅析了Netty中的事件驱动过程，这篇主要写一下异步相关的东东。

首先，什么是异步了？

异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后，调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后，通过状态、通知和回调来通知调用者。

异步的好处是不会造成阻塞，在高并发情形下会更稳定和更高的吞吐量。

说到Netty中的异步，就不得不提ChannelFuture。Netty中的IO操作是异步的，包括bind、write、connect等操作会简单的返回一个ChannelFuture，调用者并不能立刻获得结果。

当future对象刚刚创建时，处于非完成状态。可以通过isDone()方法来判断当前操作是否完成。通过isSuccess()判断已完成的当前操作是否成功，getCause()来获取已完成的当前操作失败的原因，isCancelled()来判断已完成的当前操作是否被取消。

调用者可以通过返回的ChannelFuture来获取操作执行的状态，注册监听函数来执行完成后的操作。

其实同步的阻塞和异步的非阻塞可以直接通过代码看出：

这是一段阻塞的代码：

        printTime("开始connect： ");
        // Start the connection attempt.
        ChannelFuture future = bootstrap.connect(new InetSocketAddress(host, port));

        // Wait until the connection is closed or the connection attempt fails.
        future.getChannel().getCloseFuture().awaitUninterruptibly();

        printTime("connect结束： ");
        // Shut down thread pools to exit.
        bootstrap.releaseExternalResources();

这段代码的输出结果是：

开始connect： 2013-07-17 14:45:28

connect结束： 2013-07-17 14:45:29

很明显的可以看出，connect操作导致整段代码阻塞了大概1秒。

以下这段是异步非阻塞的代码：

        printTime("开始connect： ");
        // Start the connection attempt.
        ChannelFuture future = bootstrap.connect(new InetSocketAddress(host, port));

        future.addListener(new ChannelFutureListener()
        {
            public void operationComplete(final ChannelFuture future)
                throws Exception
            {
                printTime("connect结束： ");
            }
        });

        printTime("异步时间： ");

        // Shut down thread pools to exit.
        bootstrap.releaseExternalResources();

输出结果是：

开始connect： 2013-07-17 14:50:09
异步时间： 2013-07-17 14:50:09
connect结束： 2013-07-17 14:50:09

可以明显的看出，在异步模式下，上面这段代码没有阻塞，在执行connect操作后直接执行到printTime("异步时间： ")，随后connect完成，future的监听函数输出connect操作完成。

关于同步的阻塞和异步的非阻塞可以打一个很简单的比方，A向B打电话，通知B做一件事。

在同步模式下，A告诉B做什么什么事，然后A依然拿着电话，等待B做完，才可以做下一件事；

在异步模式下，A告诉B做什么什么事，A挂电话，做自己的事。B做完后，打电话通知A做完了。

如上面代码所显示的，ChannelFuture同时提供了阻塞和非阻塞方法，接下来就简单的分析一下各自是怎么实现的。

阻塞方法是await系列，这些方法要小心翼翼的使用，不可以在handler内调用这些方法，否则会造成死锁。

public ChannelFuture awaitUninterruptibly() {
        boolean interrupted = false;
        synchronized (this) {
            //循环等待到完成
            while (!done) {
                checkDeadLock();
                waiters++;
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    //不允许中断
                    interrupted = true;
                } finally {
                    waiters--;
                }
            }
        }

        if (interrupted) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }

        return this;
    }

一个标志位，一个while循环，代码简洁明了。

非阻塞则是添加监听类ChannelFutureListener，通过覆盖ChannelFutureListener的operationComplete执行业务逻辑。

public void addListener(final ChannelFutureListener listener) {
        if (listener == null) {
            throw new NullPointerException("listener");
        }

        boolean notifyNow = false;
        synchronized (this) {
            if (done) {
                notifyNow = true;
            } else {
                if (firstListener == null) {
                    //listener链表头
                    firstListener = listener;
                } else {
                    if (otherListeners == null) {
                        otherListeners = new ArrayList<ChannelFutureListener>(1);
                    }
                    //添加到listener链表中，以便操作完成后遍历操作
                    otherListeners.add(listener);
                }

               ......

        if (notifyNow) {
            //通知listener进行处理
            notifyListener(listener);
        }
    }

然后当操作完成后直接遍历listener链表，把每个listener取出来执行。以setSuccess为例，如下：

public boolean setSuccess() {
        synchronized (this) {
            // Allow only once.
            if (done) {
                return false;
            }

            done = true;
            //唤醒所有等待
            if (waiters > 0) {
                notifyAll();
            }
        }

        //通知所有listener
        notifyListeners();
        return true;
    }

private void notifyListeners() {
        if (firstListener != null) {
            //执行listener表头
            notifyListener(firstListener);
            firstListener = null;

            //挨个执行其余的listener
            if (otherListeners != null) {
                for (ChannelFutureListener l: otherListeners) {
                    notifyListener(l);
                }
                otherListeners = null;
            }
        }
    }

其实这部分代码的逻辑很简单，就是注册回调函数，当操作完成后自动调用回调函数，就达到了异步的效果。