处理器ChannelHandler的线程安全问题

这里主要讨论ChannelHandler的 @ S harable注解的作用。

ChannelHandler 的一端是Netty NIO线程，另一端则是业务线程池，在多线程并发场景下理解ChannelHandler的并发安全性很重要，如果使用不当，会产生性能和并发安全问题。

如果每个channel创建某个ChannelHandler时都new一个自己的处理器。

假设有一个非线程安全的类 ThreadUnsafeClass 在 ChannelHandler 的 channelRead 中调用，请问调用是否会有问题。 先说结论：没有问题。

如果ChannelHandler是非共享的，则它就是线程安全的， 原因为:当链路完成初始化时会创建ChannelPipeline，每个Channel对应一个ChannelPipeline实例，业务的ChannelHandler会被实例化并加入ChannelPipeline执行。由于 某个Channel只能被特定的NioEventLoop线程执行，因此ChannelHandler不会被并发调用，不用考虑线程安全问题。

这里说的线程安全问题，指的是同一个channel流水线中的所有ChannelHandler，会严格按照顺序由NioEventLoop组中某一个线程去执行。

业务可能会多线程调用ChannelHandlerContext或者Channel的write方法，这会不会导致多个业务线程并发调用ChannelHandler 呢?通过源码分析发现，不会产生并发安全问题。在执行write操作时，判断是否是下一个要执行write操作的AbstractChannelHandlerContext的EventExecutor线程，如果不是则将write操作封装成AbstractWriteTask放入线程任务队列异步执行，原调用线程返回。如果业务的ChannelHandler没有指定（通常不需要指定）EventExecutor线程，则使用的就是消息读写对应的 NioEventLoop线程。由此看见，即便多个业务线程并发调用某个Channel，也不会产生多个线程并发访问业务ChannelHandler的问题。源码如下（AbstractChannelHandlerContext类):

如果ChannelHandler不是共享的，重复向ChannelPipeline添加时就会抛出ChannelPipelineException异常，添加失败。所以非共享的同一个ChannelHandler实例不能被重复加入多个ChannelPipeline或者被多次加入某一个ChannelPipeline。通过 @ S harable注解可以让不同的channel添加同一个ChannelHandler实例到自己的流水线中。

首先，netty的处理模型是存在一组IO线程，去处理IO事件，如read,connect,write等等，对于服务端接收到的每个channel,都会将该channel映射到一条IO线程。

当一个channel被建立之后，需要将其初始化，包含给他创建pipleline并填充channelhandler;给channel附以channelOptions和channelAttrs等，其中填充channelhandler可能会导致问题

如某个channelHandler是共享的，却被添加到多个channel上，而每个channel对应一个线程，必然会导致线程并发问题。

当ChannelHandler被添加到多个ChannelPipeline，就会面临多线程并发访问问题，需要ChannelHandler保证自身的线程安全，例如通过原子类、读写锁等方式对数据做并发保护。如果加锁，可能会阻塞NioEventLoop线程，所以Sharable注解的ChannelHandler要慎用。

用户自定义的ChannelHandler有两种场景需要考虑并发安全。

(1)通过Sharable注解，多个ChannelPipeline 共享的ChannelHandler， 它将被多个NioEventLoop线程( 通常用户创建的NioEventLoopGroup线程数>1)并发访问，如图7-5所示。在这种场景下，用户需要 保证ChannelHandler共享的合理性，同时需要自己保证它的 并发安全性 ，尽量通过原子类等方式降低锁的开销，防止阻塞NioEventLoop线程。 这里的并发安全在于，假如该共享ChannelHandler有某个标值类成员变量，不用的Channel可能会同时修改该变量，则会出现线程安全问题。

(2)ChannelHandler没有共享，但是在用户的ChannelPipeline中的一些ChannelHandler绑定了新的线程池，这样ChannelPipeline的ChannelHandler就会被异步执行,如图7-6所示。在多线程异步执行过程中,如果某ChannelHandler的成员变量共享给其他ChannelHandler,那么被多个线程并发访问和修改就存在并发安全问题，如图7-7所示。