Scalable Open Financial Architecture
是蚂蚁金服自主研发的金融级分布式中间件，包含了构建金融级云原生架构所需的各个组件，是在金融场景里锤炼出来的最佳实践。
本文为《蚂蚁金服通信框架 SOFABolt 解析》系列第四篇，作者任展。
《蚂蚁金服通信框架 SOFABolt 解析》系列由 SOFA 团队和源码爱好者们出品。
SOFARPC: https://github.com/alipay/sofa-rpc
SOFABolt: https://github.com/alipay/sofa-bolt
前言
SOFABolt 是一款基于 Netty 最佳实践，通用、高效、稳定的通信框架。目前已经运用在了蚂蚁中间件的微服务，消息中心，分布式事务，分布式开关，配置中心等众多产品上。
本文将重点分析 SOFABolt 的连接管理功能。
我们知道，一次 tcp 请求大致分为三个步骤：建立连接、通信、关闭连接。每次建立新连接都会经历三次握手，中间包含三次网络传输，对于高并发的系统，这是一笔不小的负担；关闭连接同样如此。为了减少每次网络调用请求的开销，对连接进行管理、复用，可以极大的提高系统的性能。
下面我们将介绍 SOFABolt 在连接管理的实现，包括连接生命周期管理、定时断连及自动重连等。
设计抽象
首先我们将会介绍 SOFABolt 对连接的封装抽象。
1、连接封装
SOFABolt 中定义了一个基础的连接类 -- Connection:
省去 AtributeKey 类型定义以及 Log 配置，以上是Connection中所有的成员变量。包括几个方面:
连接：Channel、Url
版本：protocolCode、version
调用：invokeFutureMap
附着：attributes
引用：referenceCount、id2PoolKey、poolKeys
这里提一下 protocolCode 和 version，版本信息会被携带至对端，用于连接的协商。总的来说，通过对于 Channel 的包装，Connection 提供了丰富的上下文及引用信息，是 SOFABolt 连接管理的直接对象。
2、连接事件
SOFABolt 定义了连接事件和事件监听器用于处理连接对象。ConnectionEventType 定义了三种事件类型：CONNECT, CLOSE 和 EXCEPTION. 针对不同的连接事件类型，我们可以通过事件监听器 -- ConnectionEventListener 来进行处理，下面来看一下 ConnectionEventListener 类：
监听器定义了两个方法 onEvent 和 addConnectionEventProcessor, 分别是触发事件和添加事件处理器。整个监听器采用一个 HashMap 来存储事件类型及其对应的处理器集合。在触发相关连接事件后，会遍历处理器集合并调用处理器执行。
SOFABolt 的连接管理集中在 ConnectionEventHandler 中处理，他继承了 ChannelDuplexHandler，是标准的用来处理Connection连接对象并进行日志打印的一个处理器。先来看一下成员组成：
undefined | left
其中连接事件监听器上文已经提及，剩下的几个成员从名称上也通俗易懂，先简单介绍一下，后续会详细地展开：
连接管理器：管理连接对象，包括创建、添加、删除、检查是否可用等等
连接事件监听器：监听连接事件的触发，然后执行对应的逻辑
连接事件执行器：包装后的线程池，用于异步触发连接事件监听器来处理对应的连接事件，值得一提的是，这个线程池只有一个线程。
重连管理器：顾名思义，管理重连的Url对象以及执行重连任务
全局开关：全局的设置，比如是否需要管理连接对象、是否需要执行重连任务等等
代码中方法都比较简单，大部分的处理逻辑围绕 Connection 对象展开，主要是维护有关本 Channel 对象的 Connection 对象的生命周期(包括connect、close等事件)。下面着重分析两个方法：
hannelInactive 方法是在连接断开前触发的方法，在 SOFABolt 里的处理逻辑中，会根据globalSwitch 中 CONN_RECONNECT_SWITCH 的开关状态来判定是否开启重连的任务。除此之外，会在最后触发该 Connection 对象的 CLOSE 事件。这个触发事件是在异步线程中执行的，也就是上文提到的连接事件执行器。
另一个是 userEventTriggered 方法， 用来触发自定义的用户事件，通过查看本方法的调用位置，可以得知，该方法是在连接建立的最初被触发的，一个简单的例子可以在RpcServer类中找到：
在连接建立触发 fireUserEventTriggered 方法后，我们就开始执行对应此方法中的逻辑，也可以看到，在判定是 CONNECT 事件后，通过attr得到绑定在Channel的Connection对象，然后就同
channelInactive 方法一样，触发 CONNECT 事件异步执行对应的处理器逻辑。
连接管理
下面来介绍 ConnectionManager，SOFABolt 提供了默认的实现类 DefaultConnectionManager类。顾名思义，主要负责连接对象的管理：
通过工厂创建 Connection 连接对象
通过注入的选择策略进行 Connection 连接的选择
管理创建和添加的 Connection 对象和 ConnectionPool 连接池对象（包括检查 Connection 对象、维护 ConnectionPool 的健壮性）
控制 Connection 对象的心跳打开与关闭
1、创建连接
ConnectionFactory 用于创建连接对象，SOFABolt 提供了两个实现类： DefaultConnectionFactory 和 RpcConnectionFactory。这个工厂类执行了客户端所有 Connection 对象的创建工作，代码也比较简单：
注意到了吗，在创建完毕 Connection 对象后，执行了 fireUserEventTriggered 方法，这样就保证了每一个 Connection 对象在创建之后都会去触发 CONNECT 事件。
2、选择连接
ConnectionSelectStrategy 选择策略的默认实现是随机策略 RandomSelectStrategy, 在执行选择连接时大致分为两步：
在开启CONN_MONITOR_SWITCH监控时，会从该连接池所有的连接中做一个简单的filter操作，把CONN_SERVICE_STATUS为ON的连接挑选出来，作为选择池。如果没有开启监控，那么选择池就是连接池。
执行挑选策略，获取选择池中的一个连接。
3、管理连接和连接池
管理连接和连接池是 ConnectionManager 最主要的作用，用来进行连接和连接池的生命周期管理，包括添加、删除、检查健康、恢复连接数等功能。下面先看一个在添加中常见的方法，用来获取一个连接池对象或者创建一个，限于篇幅，这里不贴代码，有兴趣的同学可以在 GitHub 上查看源码。在执行创建连接池对象时，会有两种逻辑:
返回空的连接池
返回一个初始化过的连接池(有一定的连接数)
这两种逻辑其实对应的是两种需求，第一个对应连接已经创建好然后放入连接池的流程，第二个则是对应通过 Url 来创建一个连接池并且在连接池中做新建连接的流程。那么对于第二种情况，由于建立连接需要耗时且有可能抛出异常，所以 ConnectionManager 允许重试两次。
下面来说说对于连接和连接池的维护方面的功能，大概包含以下几个方面
检查单个连接的可用性
扫描检查所有连接池里的连接
维护并且修复连接池
ConnectionManager 提供了 check 方法用来检查单个连接对象是否健康(Channel是否正常、是否活跃、能否写入)。如果连接失效的话，就会在连接池中删除该连接，如果连接池为空或者该连接池最后访问的时间间隔超过了阈值，就会释放所有连接回收连接池内存。
在维护连接池的工作上来说，SOFABolt 主要采用自动重连和定时断连两种方式。运行时对连接池的维护十分重要。其一，爆发式调用是不稳定因素，如果连接数一旦增多，在峰值流量过去后会产生大量冗余的连接数；其二，可调用的服务往往是会变化的，如果服务不可用那么我们就需要将这些连接清理掉；因此，对于这两种情况就需要我们能够检查出多余的连接并且进行释放，这也就是自动断连的适用场景。对于重连的情况，则是为了保证整个连接池中连接数量的稳定性，使得在调用连接的时候整个QPS是较为稳定的，不会出现很大的波动，这一点也是为了保证通信的稳定性。定时断连和自动重连两者互相平衡，使得连接池中的数量趋于稳定，整个通信系统也会十分稳定。
自动重连
自动重连机制是通过 GlobalSwitch#CONN_RECONNECT_SWITCH 来控制开闭。具体的重连策略在 ReconnectManager 中实现，它的主要逻辑如下：
判断重连线程是否开启，这主要会考虑到 ReconnectManager 退出逻辑，在ReconnectManager对象销毁时会中断重连工作的线程
判断时间间隔，因为要控制重连任务的执行速度，所以需要对上一次重连的时间间隔和设定的阈值做比较，这个阈值是1s，如果上一次重连任务的执行速度没有超过1s，就会Sleep线程1s。
从重连任务的阻塞队列中尝试获取任务，如果没有获取到，线程会阻塞。
检查任务是否有效，是否已经取消，如果没有取消，就会执行重连任务。
如果捕捉到异常，不会取消这个重连任务，而是重新将它添加到任务队列里。
整个重连任务的添加是在每一次链接断开的 channelInactive 方法中执行。
定时断连
定时重连机制是通过 DefaultConnectionMonitor 实现，通过特定的ConnectionMonitorStrategy 来对所有的链接池对象进行监控，内部维护了一个ScheduledThreadPoolExecutor来定时的执行MonitorTask。在 SOFABolt 里ConnectionMonitorStrategy的实现是ScheduledDisconnectStrategy类，顾名思义，这是一个每次调度会执行关闭连接的监控策略，它的主要逻辑如下：
通过filter方法来筛选出服务可用的连接和服务不可用的连接，并保存在两个List。
管理服务可用的连接，通过阈值 CONNECTION_THRESHOLD 来执行两种不同的逻辑
服务可用的连接数 > CONNECTION_THRESHOLD ：接数过多，需要释放资源，此时就会从这些可用链接里随机将一个配置成服务不可用的连接
服务的可用连接数 <= CONNECTION_THRESHOLD：连接数尚未占用过多的资源，只需取出上一次缓存在该集合中的“不可用”链接，然后执行closeFreshSelectConnections方法
关闭服务不可用的链接
最后
SOFABolt 建立了一套完善的连接管理机制，从连接的创建到选择再到运行时监控都有着良好的实现。使用自动重连和定时断连机制，平衡运行时各个连接池的数量并且有效地优化资源占用，这些都为它的高性能打下了坚实的基础。