SocketChannelImpl 解析二（发送数据后续）

SocketChannelImpl 解析一（通道连接，发送数据）：http://donald-draper.iteye.com/blog/2372364
引言：
上一篇文章我们看了一下SocketChannelImpl的初始化，通道连接（Socket），写操作（write-ByteBuffer）。先回顾一下：
SocketChannelImpl构造主要是初始化读写及状态锁和通道socket文件描述。
connect连接方法首先同步读锁和写锁，确保socket通道打开，并没有连接；然后检查socket地址的正确性与合法性，然后检查当前线程是否有Connect方法的访问控制权限，最后尝试连接socket地址。从缓冲区读取字节序列写到通道write（ByteBuffer），首先确保通道打开，且输出流没有关闭，然后委托给IOUtil写字节序列；IOUtil写字节流过程为首先通过Util从当前线程的缓冲区获取可以容下字节序列的临时缓冲区（DirectByteBuffer），如果没有则创建一个DirectByteBuffer，将字节序列写到临时的DirectByteBuffer中，然后将写操作委托给nativedispatcher（SocketDispatcher），将DirectByteBuffer添加到当前线程的缓冲区，
以便重用，因为DirectByteBuffer实际上是存在物理内存中，频繁的分配将会消耗更多的资源。
上一篇文章我们看了写一个ByteBuffer，现在来看一下写多个ByteBuffer

 public long write(ByteBuffer abytebuffer[], int i, int j)
     throws IOException
 {
     //检查offset（i），length（j）的合法性
     if(i < 0 || j < 0 || i > abytebuffer.length - j)
         throw new IndexOutOfBoundsException();
     Object obj = writeLock;//获取写锁
     JVM INSTR monitorenter ;//进入同步，try
     long l;
     //确保通道，输出流打开，连接建立
     ensureWriteOpen();
     l = 0L;
     begin();//与end方法配合，记录中断器，处理中断
     long l2;
     synchronized(stateLock)
     {
         if(isOpen())
             break MISSING_BLOCK_LABEL_165;
         l2 = 0L;
     }
     writerCleanup();//清除写线程
     end(l > 0L || l == -2L);
     synchronized(stateLock)
     {
         if(l <= 0L && !isOutputOpen)
             throw new AsynchronousCloseException();
     }
     if(!$assertionsDisabled && !IOStatus.check(l))
         throw new AssertionError();
     return l2;
     //初始化本地写线程
     writerThread = NativeThread.current();
     obj1;
     JVM INSTR monitorexit ;
     long l1;
     do
         //委托IOUtil写字节数组序列
         l = IOUtil.write(fd, abytebuffer, i, j, nd);
     while(l == -3L && isOpen());
     l1 = IOStatus.normalize(l);
     writerCleanup();
     end(l > 0L || l == -2L);
     synchronized(stateLock)
     {
         if(l <= 0L && !isOutputOpen)
             throw new AsynchronousCloseException();
     }
     if(!$assertionsDisabled && !IOStatus.check(l))
         throw new AssertionError();
     obj;
     JVM INSTR monitorexit ;//退出同步
     return l1;
     Exception exception3;//有异常则抛出
     exception3;
     writerCleanup();
     end(l > 0L || l == -2L);
     synchronized(stateLock)
     {
         if(l <= 0L && !isOutputOpen)
             throw new AsynchronousCloseException();
     }
     if(!$assertionsDisabled && !IOStatus.check(l))
         throw new AssertionError();
     else
         throw exception3;
     Exception exception5;
     exception5;
     throw exception5;
 }

由于我们在前面已经讲过写单个ByteBuffer的方法，此方与write（ByteBuffer）
基本相似，我们只需要关注下面这点几个：

 do
     //委托IOUtil写字节数组序列
     l = IOUtil.write(fd, abytebuffer, i, j, nd);
 while(l == -3L && isOpen());

在看上面这句之前我们先看一下IOVecWrapper
//字节序列数组包装类

class IOVecWrapper
{
    private static final int BASE_OFFSET = 0;
    private static final int LEN_OFFSET;
    private static final int SIZE_IOVEC;//
    private final AllocatedNativeObject vecArray;//存放字节数组的地址
    private final int size;//字节数据大小
    private final ByteBuffer buf[];//存放字节数组
    private final int position[];//存放每个字节数组的position
    private final int remaining[];//存放每个字节数组的字节数量remaining
    private final ByteBuffer shadow[];//存放字节数组副本
    final long address;//字节序列数组包装类的起始地址
    static int addressSize;//操作系统物理地址所占的字节数
    private static final ThreadLocal cached = new ThreadLocal();//线程本地缓存
    static 
    {
        addressSize = Util.unsafe().addressSize();
        LEN_OFFSET = addressSize;
	//为什么要地址长度的2倍，一个存放字节缓冲的地址，一个存字节缓冲区的实际长度。
        SIZE_IOVEC = (short)(addressSize * 2);//存放字节数组的实际地址
    }
}

来看IOVecWrapper的构造

 private IOVecWrapper(int i)
    {
        size = i;
        buf = new ByteBuffer[i];
        position = new int[i];
        remaining = new int[i];
        shadow = new ByteBuffer[i];
	//创建存储字节数组起始地址的内存空间
        vecArray = new AllocatedNativeObject(i * SIZE_IOVEC, false);
	//获取字节序列数组包装类起始地址
        address = vecArray.address();
    }

构造中我们需要关注以下节点：
1.创建存储字节数组起始地址的内存空间

vecArray = new AllocatedNativeObject(i * SIZE_IOVEC, false);

//AllocatedNativeObject

class AllocatedNativeObject extends NativeObject
{
    AllocatedNativeObject(int i, boolean flag)
    {
        super(i, flag);
    }
}

//NativeObject

protected NativeObject(int i, boolean flag)
    {
        if(!flag)
        {
	    //分配可以存i个字节的物理内存
            allocationAddress = unsafe.allocateMemory(i);
	    //初始化起始地址
            address = allocationAddress;
        } else
        {
	   //在分配i个字节的基础上，多分配一页内存，这个我们在前面以说，这里不再说
            int j = pageSize();
            long l = unsafe.allocateMemory(i + j);
            allocationAddress = l;
            address = (l + (long)j) - (l & (long)(j - 1));
        }
    }

2.获取字节序列数组包装类起始地址

address = vecArray.address();

//NativeObject

long address()
    {
        return address;
    }

从构造可以看出，主要是初始化字节缓冲区包装类的容量，存放字节缓冲区数组，
存放字节缓冲区position数组，存放字节缓冲区容量数组，字节缓冲区副本数组，
创建存储字节数组起始地址的内存空间，初始化字节缓冲区包装类起始地址。
再来看其他方法
//获取存放i个字节缓冲区的缓冲区包装类

static IOVecWrapper get(int i)
    {
        //获取线程本地的iovecwrapper
        IOVecWrapper iovecwrapper = (IOVecWrapper)cached.get();
        if(iovecwrapper != null && iovecwrapper.size < i)
        {
	    //iovecwrapper不为null，且容量小于i，则释放iovecwrapper内存
            iovecwrapper.vecArray.free();
            iovecwrapper = null;
        }
        if(iovecwrapper == null)
        {
	    //创建存放i个字节缓冲区的缓冲区包装类
            iovecwrapper = new IOVecWrapper(i);
	    //添加iovecwrapper到引用对象Cleaner
            Cleaner.create(iovecwrapper, new Deallocator(iovecwrapper.vecArray));
	    //添加iovecwrapper到线程本地缓存
            cached.set(iovecwrapper);
        }
        return iovecwrapper;
    }

上面方法有两点要关注：
1.

//iovecwrapper不为null，且容量小于i，则释放iovecwrapper内存
 iovecwrapper.vecArray.free();

//AllocatedNativeObject

synchronized void free()
    {
        if(allocationAddress != 0L)
        {
	    //释放物理内存
            unsafe.freeMemory(allocationAddress);
            allocationAddress = 0L;
        }
    }

2.

//添加iovecwrapper到引用对象清除器Cleaner
 Cleaner.create(iovecwrapper, new Deallocator(iovecwrapper.vecArray));

这一点我们在前面相关文章中有讲，我们简单看一下Deallocator

//Deallocator,引用对象清除器
private static class Deallocator
    implements Runnable
{
   //这个方法为清除器，实际执行的操作，即释放分配给iovecwrapper的物理内存
    public void run()
    {
        obj.free();
    }
    private final AllocatedNativeObject obj;

    Deallocator(AllocatedNativeObject allocatednativeobject)
    {
        obj = allocatednativeobject;
    }
}

从 get(int i)，可以看出实际上，先获取线程本地缓存中的iovecwrapper，如果
iovecwrapper不为null，且容量小于i，则释放iovecwrapper内存，置空iovecwrapper；
否则创建容量为i的iovecwrapper，并将iovecwrapper添加的引用对象清除器Cleander，
并添加到线程本地缓存cache中。
再来其他方法

//添加字节数组
void setBuffer(int i, ByteBuffer bytebuffer, int j, int k)
 {
     //添加字节缓冲区到字节缓冲区包装类的字节数组中，并将字节缓冲区的position及
     容量remaining信息，存放到字节缓冲区包装类相应的数组中
     buf[i] = bytebuffer;
     position[i] = j;
     remaining[i] = k;
 }
//将字节缓冲区i的起始地址l写到内存中
void putBase(int i, long l)
{
    int j = SIZE_IOVEC * i + 0;
    if(addressSize == 4)
        //地址长度为4个字节
        vecArray.putInt(j, (int)l);
    else
        //地址长度为8个字节
        vecArray.putLong(j, l);
}
//将字节缓冲区i的容量l写到内存中
void putLen(int i, long l)
{
    int j = SIZE_IOVEC * i + LEN_OFFSET;
    if(addressSize == 4)
        vecArray.putInt(j, (int)l);
    else
        vecArray.putLong(j, l);
}
//添加字节缓冲区bytebuffer到字节缓冲区包装类的字节缓冲区副本数组中
 void setShadow(int i, ByteBuffer bytebuffer)
 {
     shadow[i] = bytebuffer;
 }
//获取索引i对应的字节缓冲区
 ByteBuffer getBuffer(int i)
 {
     return buf[i];
 }
//获取索引i对应的字节缓冲区Position
 int getPosition(int i)
 {
     return position[i];
 }
//获取索引i对应的字节缓冲区Remaining
 int getRemaining(int i)
 {
     return remaining[i];
 }
//获取索引i对应的字节缓冲区副本
 ByteBuffer getShadow(int i)
 {
     return shadow[i];
 }
//清除字节缓冲区包装类的字节缓冲区和相应的副本数组索引i对应的字节缓冲区
 void clearRefs(int i)
 {
     buf[i] = null;
     shadow[i] = null;
 }

小节：
IOVecWrapper构造，主要是初始化字节缓冲区包装类的容量，存放字节缓冲区数组，
存放字节缓冲区position数组，存放字节缓冲区容量数组，字节缓冲区副本数组，
创建存储字节数组起始地址的内存空间，初始化字节缓冲区包装类起始地址。
get(int i)方法，先获取线程本地缓存中的iovecwrapper，如果
iovecwrapper不为null，且容量小于i，则释放iovecwrapper内存，置空iovecwrapper；
否则创建容量为i的iovecwrapper，并将iovecwrapper添加的引用对象清除器Cleander，
并添加到线程本地缓存cache中。
在看完IOVecWrapper后，我们再回到写字节序列数组函数的关键部分：

 do
     //委托IOUtil写字节数组序列
     l = IOUtil.write(fd, abytebuffer, i, j, nd);
 while(l == -3L && isOpen());

//IOUtil

 static long write(FileDescriptor filedescriptor, ByteBuffer abytebuffer[], int i, int j, NativeDispatcher nativedispatcher)
        throws IOException
    {
        IOVecWrapper iovecwrapper;
        boolean flag;
        int k;
	//获取存放i个字节缓冲区的IOVecWrapper
        iovecwrapper = IOVecWrapper.get(j);
        flag = false;
        k = 0;
        long l1;
        int l = i + j;
        for(int i1 = i; i1 < l && k < IOV_MAX; i1++)
        {
            ByteBuffer bytebuffer = abytebuffer[i1];
            int j1 = bytebuffer.position();
            int k1 = bytebuffer.limit();
            if(!$assertionsDisabled && j1 > k1)
                throw new AssertionError();
            int j2 = j1 > k1 ? 0 : k1 - j1;
            if(j2 <= 0)
                continue;
	    //将字节缓冲区添加到iovecwrapper的字节缓冲区数组中
            iovecwrapper.setBuffer(k, bytebuffer, j1, j2);
            if(!(bytebuffer instanceof DirectBuffer))
            {
	       //获取容量为j2临时DirectByteBuffer
                ByteBuffer bytebuffer2 = Util.getTemporaryDirectBuffer(j2);
		//将字节序列写到DirectByteBuffer
                bytebuffer2.put(bytebuffer);
		//读写转换
                bytebuffer2.flip();
                iovecwrapper.setShadow(k, bytebuffer2);
                bytebuffer.position(j1);
                bytebuffer = bytebuffer2;
                j1 = bytebuffer2.position();
            }
	    //将字节缓冲区的起始地址写到iovecwrapper
            iovecwrapper.putBase(k, ((DirectBuffer)bytebuffer).address() + (long)j1);
	    //将字节缓冲区的实际容量写到iovecwrapper
            iovecwrapper.putLen(k, j2);
            k++;
        }

        if(k != 0)
            break MISSING_BLOCK_LABEL_267;
        l1 = 0L;
        if(!flag)
        {
            for(int i2 = 0; i2 < k; i2++)
            {
	        //获取iovecwrapper索引i2对应的字节序列副本
                ByteBuffer bytebuffer1 = iovecwrapper.getShadow(i2);
                if(bytebuffer1 != null)
		   //如果字节序列不为空，则添加到当前线程的缓存区中
                    Util.offerLastTemporaryDirectBuffer(bytebuffer1);
		 //清除索引i2对应的字节序列在iovecwrapper中的字节序列数组，及相应副本数组的信息
                iovecwrapper.clearRefs(i2);
            }

        }
        return l1;
        long l4;
	//委托给nativedispatcher，将iovecwrapper的缓冲区数据，写到filedescriptor对应的输出流中。
        long l2 = nativedispatcher.writev(filedescriptor, iovecwrapper.address, k);
	...
}

在IOUtil上面的write方法中我们需要关注的是下面这一句

//委托给nativedispatcher，将iovecwrapper的缓冲区数据，写到filedescriptor对应的输出流中。
 long l2 = nativedispatcher.writev(filedescriptor, iovecwrapper.address, k);

nativedispatcher在SocketChannelImpl中实际为SocketDispatcher
//SocketDispatcher

long writev(FileDescriptor filedescriptor, long l, int i)
        throws IOException
    {
        return writev0(filedescriptor, l, i);
    }
static native long writev0(FileDescriptor filedescriptor, long l, int i)
        throws IOException;

至此我们把SocketChannelImpl写ByteBuffer数组方法看完，首先同步写锁，确保通道，输出流打开，连接建立委托给IOUtil，将ByteBuffer数组写到输出流中，这一过程为获取存放i个字节缓冲区的IOVecWrapper，遍历ByteBuffer数组m，将字节缓冲区添加到iovecwrapper的字节缓冲区数组中，如果ByteBuffer非Direct类型，委托Util从当前线程的缓冲区获取容量为j2临时DirectByteBuffer，并将ByteBuffer写到DirectByteBuffer，并将DirectByteBuffer添加到iovecwrapper的字节缓冲区（Shadow-Direct）数组中，将字节缓冲区的起始地址写到iovecwrapper，字节缓冲区的实际容量写到iovecwrapper；遍历iovecwrapper的字节缓冲区（Shadow-Direct）数组，将Shadow数组中的DirectByteBuffer通过Util添加到本地线程的缓存区中，并清除DirectByteBuffer在iovecwrapper的相应数组中的信息；最后通过
SocketDispatcher，将iovecwrapper的缓冲区数据，写到filedescriptor对应的输出流中。

总结：
SocketChannelImpl写ByteBuffer数组方法，首先同步写锁，确保通道，输出流打开，连接建立委托给IOUtil，将ByteBuffer数组写到输出流中，这一过程为获取存放i个字节缓冲区的IOVecWrapper，遍历ByteBuffer数组m，将字节缓冲区添加到iovecwrapper的字节缓冲区数组中，如果ByteBuffer非Direct类型，委托Util从当前线程的缓冲区获取容量为j2临时DirectByteBuffer，并将ByteBuffer写到DirectByteBuffer，并将DirectByteBuffer添加到iovecwrapper的字节缓冲区（Shadow-Direct）数组中，将字节缓冲区的起始地址写到iovecwrapper，字节缓冲区的实际容量写到iovecwrapper；遍历iovecwrapper的字节缓冲区（Shadow-Direct）数组，将Shadow数组中的DirectByteBuffer通过Util添加到本地线程的缓存区中，并清除DirectByteBuffer在iovecwrapper的相应数组中的信息；最后通过
SocketDispatcher，将iovecwrapper的缓冲区数据，写到filedescriptor对应的输出流中。
SocketChannelImpl 解析三（接收数据）：http://donald-draper.iteye.com/blog/2372590