netty @Sharable 注解详解

2022-05-17 05:24:06

注解说明

@Sharable 的作用其实非常简单，也不难理解，但是官方的说明有点难理解。

Indicates that the same instance of the annotated ChannelHandler can be added to one or more ChannelPipelines multiple times without a race condition.

If this annotation is not specified, you have to create a new handler instance every time you add it to a pipeline because it has unshared state such as member variables.

This annotation is provided for documentation purpose, just like the JCIP annotations.

标识同一个ChannelHandler的实例可以被多次添加到多个ChannelPipelines中，而且不会出现竞争条件。

如果一个ChannelHandler没有标志@Shareable，在添加到到一个pipeline中时，你需要每次都创建一个新的handler实例，因为它的成员变量是不可分享的。

这个注解仅作为文档参考使用，比如说JCIP注解。

有了@Sharable 就一定保证了不会出现竞争条件？测试证明这里不太准确。官方的模糊说明，最为致命。WTF

经过很多很多的测试，发现它只对自定义的 Handler在添加到pipeline的时候有一点作用。其实很简单，两个情况：

1 如果每次通过new 而不是共享的方式，那么加不加@Sharable 效果都是一样的。每个Channel使用不通的ChannelHandler 对象。

如在 .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { 中这样写：

pipeline().addLast(new EchoServerHandler());

这个方式是每次都创建一个新的实例，其实就不会检查是否Sharable ，因为肯定是 unSharable

2 如果通过共享的方式，也就是 Handler 实例只有一个，那么必须要加@Sharable ，表明它是可以共享的，否则第二次建立连接的时候会报错：

io.netty.channel.ChannelPipelineException: xxxHandler is not a @Sharable handler, so can‘t be added or removed multiple times.

这样做的目的大概是以防使用方忘记了实例是可以共享的，需要他创建自定义Handler 的时候就引起注意。

源码分析

首先 DefaultChannelPipeline所有的addXxx 方法，有调用checkMultiplicity，从而保证了逻辑一致。如：

@Override
public final ChannelPipeline addFirst(EventExecutorGroup group, String name, ChannelHandler handler) {
    final AbstractChannelHandlerContext newCtx;
    synchronized (this) {
        checkMultiplicity(handler);
        ...

然后，在DefaultChannelPipeline#checkMultiplicity：

private static void checkMultiplicity(ChannelHandler handler) {
    if (handler instanceof ChannelHandlerAdapter) {
        ChannelHandlerAdapter h = (ChannelHandlerAdapter) handler;
        if (!h.isSharable() && h.added) {
            throw new ChannelPipelineException(
                    h.getClass().getName() +
                    " is not a @Sharable handler, so can‘t be added or removed multiple times.");
        }
        h.added = true;
    }
}

因为checkMultiplicity方法每次添加连接都会执行，那么第一次执行完之后 h.added 就是 true，后面如何在添加连接，那么还会执行到这里，那么如果是共享的 h ，也就是如果一个实例，同一个h，那么它的 added 字段值就还是 true，那么就需要判断 h.isSharable() ，h.isSharable() == true 意味着可以共享，可以共享才可以添加。否则就不让添加。

这是一个强制的做法。就是强制如果需要共享，就必须添加 @Sharable 注解。

这样做的目的大概是以防使用方忘记了实例是可以共享的，需要他创建自定义Handler 的时候就引起注意。

不同Handler需要共享信息的时候，干脆就使用一个Handler，而不是多个。

对于一般的TCP ，其实现在io.netty.channel.ChannelHandlerAdapter#isSharable 方法。

/**
 * Return {@code true} if the implementation is {@link Sharable} and so can be added
 * to different {@link ChannelPipeline}s.
 */
public boolean isSharable() {
    /**
     * Cache the result of {@link Sharable} annotation detection to workaround a condition. We use a
     * {@link ThreadLocal} and {@link WeakHashMap} to eliminate the volatile write/reads. Using different
     * {@link WeakHashMap} instances per {@link Thread} is good enough for us and the number of
     * {@link Thread}s are quite limited anyway.
     *
     * See <a href="https://github.com/netty/netty/issues/2289">#2289</a>.
     */
    Class<?> clazz = getClass();
    Map<Class<?>, Boolean> cache = InternalThreadLocalMap.get().handlerSharableCache();
    Boolean sharable = cache.get(clazz);
    if (sharable == null) {
        sharable = clazz.isAnnotationPresent(Sharable.class);
        cache.put(clazz, sharable);
    }
    return sharable;
}

总之，@Sharable注解定义在ChannelHandler接口里面，该注解被使用是在ChannelHandlerAdapter类里面，被sharable注解标记过的实例都会存入当前加载线程的threadlocal里面。

它和什么多线程、线程安全，有一定关系。因为全局唯一实例意味着多线程的竞争。

所以呢，这种存在 @Sharable 注解、自定义的、全局唯一的实例，其内部属性最好也要做成线程安全的，否则可能有线程问题。

代码示例

/** 
 * netty 接收 次数 计数器
 */
@ChannelHandler.Sharable// 表示它可以被多个channel安全地共享
public class ShareableEchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    private AtomicInteger integer = new AtomicInteger(0);
    private long integeer = 0L;// 不能这样写。。

    public ShareableEchoServerHandler() {
        System.out.println(this.getClass()
                               .getSimpleName() + " init....");
    }

    // 从channel中读取消息时
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
        System.out.println(integer.incrementAndGet() + "    " + ctx.handler());
        System.out.println(integeer ++ + "    " + ctx.handler()); // 这样做 看似也可以， 但是有多线程安全问题， 即潜在bug  
//        ctx.pipeline().fireChannelRead(msg ); // 第 388 次的时候: java.lang.*Errorjava.lang.*Errorjava.lang.*Error
        ctx.channel().pipeline().fireChannelRead(msg); 
    } 

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx,
        Throwable cause) {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close(); // 关闭该channel
    }
}

看官方做法示例：

netty @Sharable 注解详解

可见，其中 ConcurrentMap、AtomicLong、 volatile 保证了线程安全；其中maxGlobalWriteSize 是volatile ，只需要保证可见性即可。why ？因为它的值不是累加的，后面的值不依赖于之前的旧值。

使用场景

使用的场景就是适用单例的地方，

为什么要把handler作为单例使用？ 1.方便统计一些信息，如连接数 2.方便再所有channel值间共享以下而信息。。

明白了单例，也就明白了它。

通常的使用场景：

1 handler中的计数服务，需要一直在递增。

2 使用这种线程共享的handler可以避免频繁创建handler带来的系统开销

3 适用于某些支持线程共享的handler，比如日志服务，计数服务等。

4 适用于没有成员变量的encoder、decoder

5 粘包问题的拆包的时候，需要共享一下中间数据、变量

总结

总结一下，它其实就是为了共享的方面，然后为了提升一点性能。

其用法很简单，两个情况：

1 如果每次通过new 而不是共享的方式，那么加不加@Sharable 效果都是一样的。每个Channel使用不通的ChannelHandler 对象。

如：ch.pipeline().addLast(new EchoServerHandler());

2 如果通过共享的方式，也就是 Handler 实例只有一个，那么必须要加@Sharable ，表明它是可以共享的，否则第二次建立连接的时候会报错：

io.netty.channel.ChannelPipelineException: xxxHandler is not a @Sharable handler, so can‘t be added or removed multiple times.

另外，对于存在 @Sharable 注解、自定义的、全局唯一的实例，要注意线程同步的问题，其内部属性最好也要做成线程安全的，否则可能有线程问题。

参考：

https://www.cnblogs.com/technologykai/articles/10907567.html

https://blog.csdn.net/weixin_35891744/article/details/114742844?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-baidujs_title-4&spm=1001.2101.3001.4242

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