写数据是NIO Channel实现的另一个比较复杂的功能。每一个channel都有一个outboundBuffer，这是一个输出缓冲区。当调用channel的write方法写数据时，这个数据被一系列ChannelOutboundHandler处理之后，它被放进这个缓冲区中，并没有真正把数据写到socket channel中。然后再调用channel的flush方法，flush会把outboundBuffer中数据真正写到socket channel。正常情况下flush之后，数据已经真正写完了。但使用Selector加非阻塞socket的方式写数据，让写操作变得复杂了。操作系统为每个socket维护了一个数据发送缓冲区，它的长度SO_SNDBUF, 每次发送数据，先把数据写到这个缓冲区中，操作系统负责把这个发送缓冲区中的数据发送出去，并清理这个缓冲区。当向缓冲区写的速率大于系统的发送速率时，它会被填满，在非阻塞模式下的表现为: 调用socket的write方法写入长度为n数据，实际写入的数据长度m的范围是:0=<m<n。这个时候还剩下长度为n-m的数据没有写入到socket，而数据必须以正确的顺序完整地写入到socket中。 outboundBuffer正是为解决这个问题而设计的，没写进socket的剩余数据会以正确的顺序保存在outboundBuffer中，当发送缓冲区中有空间可以写时，可以从outboundBuffer中取出剩余的数据继续写入到socket中。
Channel write实现: 把数据写到outboundBuffer中
write调用栈:
1 io.netty.channel.AbstractChannel#write(java.lang.Object)
2 io.netty.channel.DefaultChannelPipeline#write(java.lang.Object)
3 io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext#write(java.lang.Object)
4 io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext#write(java.lang.Object, io.netty.channel.ChannelPromise)
5 io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext#write(java.lang.Object, boolean, io.netty.channel.ChannelPromise)
6 io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext#invokeWrite
7 io.netty.channel.DefaultChannelPipeline.HeadContext#write
8 io.netty.channel.AbstractChannel.AbstractUnsafe#write
write的主要逻辑在io.netty.channel.AbstractChannel.AbstractUnsafe#write中实现，这个方法把要写的数据msg对象放到outboundBuffer中。在执行close时，netty不希望有希望写新的数据，避免引起不可预料的错误，因此会把outboundBuffer置为null。这里在向outboundBuffer写数据之前会把对它进行检查，如果是null就抛出错误。下面是这个write方法的实现。
1 @Override
2 public final void write(Object msg, ChannelPromise promise) {
3 assertEventLoop();
4
5 ChannelOutboundBuffer outboundBuffer = this.outboundBuffer;
6 if (outboundBuffer == null) {
7 safeSetFailure(promise, WRITE_CLOSED_CHANNEL_EXCEPTION);
8 ReferenceCountUtil.release(msg);
9 return;
10 }
11
12 int size;
13 try {
14 msg = filterOutboundMessage(msg);
15 size = pipeline.estimatorHandle().size(msg);
16 if (size < 0) {
17 size = 0;
18 }
19 } catch (Throwable t) {
20 safeSetFailure(promise, t);
21 ReferenceCountUtil.release(msg);
22 return;
23 }
24
25 outboundBuffer.addMessage(msg, size, promise);
26 }
第5-9行，对outboudBuffer进行检查，如果是null抛出错误。这个里有个小细节，用一个局部变量引用outboundBuffer，避免由其他线程对this.outboundBuffer置空引发错误。
14行，调用filterOutboundMessage对msg进行过滤。这是一个protected方法，默认实现是什么都没做，返回输入的msg参数。子类可以覆盖这个方法，把msg转换成期望的类型。
15行，计算msg的长度。
25行，把放入到outboundBuffer中。
Channel flush实现：把数据真正写到channel
flush调用栈：
1 io.netty.channel.AbstractChannel#flush
2 io.netty.channel.DefaultChannelPipeline#flush
3 io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext#flush
4 io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext#invokeFlush
5 io.netty.channel.DefaultChannelPipeline.HeadContext#flush
6 io.netty.channel.AbstractChannel.AbstractUnsafe#flush
7 io.netty.channel.AbstractChannel.AbstractUnsafe#flush0
8 io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel#doWrite
9 io.netty.channel.nio.AbstractNioByteChannel#doWrite
10 io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel#doWriteBytes
以上是io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel的flush调用栈，对于io.netty.channel.socket.nio.NioDatagramChannel来说，从第8行开始变得不同:
7 io.netty.channel.AbstractChannel.AbstractUnsafe#flush0
8 io.netty.channel.nio.AbstractNioMessageChannel#doWrite
9 io.netty.channel.socket.nio.NioDatagramChannel#doWriteMessage
把Byte数据流写入channel
io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel#doWrite是Byte数据流的写逻辑，io.netty.channel.nio.AbstractNioByteChannel#doWrite也是，这两者不同的地方在于前者是在outboundBuffer可以转换成java.nio.ByteBuffer的情况下执行，后者是在outboundBuffer中的msg是ByteBuf或FileRegin类型时执行。除此之外其他逻辑都一样:
- 尽量把outboundBuffer中的数据写到channel中。
- 如果channel无法写入数据，在channel的SelectionKey上注册OP_WRITE事件，等channel可写的时候再继续写入。
- 如写入次数超过限制，把flush操作包装成task放到eventLoop排队，等待再次执行。
下面来看看io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel#doWrite的实现代码:
1 @Override
2 protected void doWrite(ChannelOutboundBuffer in) throws Exception {
3 for (;;) {
4 int size = in.size();
5 if (size == 0) {
6 // All written so clear OP_WRITE
7 clearOpWrite();
8 break;
9 }
10 long writtenBytes = 0;
11 boolean done = false;
12 boolean setOpWrite = false;
13
14 // Ensure the pending writes are made of ByteBufs only.
15 ByteBuffer[] nioBuffers = in.nioBuffers();
16 int nioBufferCnt = in.nioBufferCount();
17 long expectedWrittenBytes = in.nioBufferSize();
18 SocketChannel ch = javaChannel();
19
20 // Always us nioBuffers() to workaround data-corruption.
21 // See https://github.com/netty/netty/issues/2761
22 switch (nioBufferCnt) {
23 case 0:
24 // We have something else beside ByteBuffers to write so fallback to normal writes.
25 super.doWrite(in);
26 return;
27 case 1:
28 // Only one ByteBuf so use non-gathering write
29 ByteBuffer nioBuffer = nioBuffers[0];
30 for (int i = config().getWriteSpinCount() - 1; i >= 0; i --) {
31 final int localWrittenBytes = ch.write(nioBuffer);
32 if (localWrittenBytes == 0) {
33 setOpWrite = true;
34 break;
35 }
36 expectedWrittenBytes -= localWrittenBytes;
37 writtenBytes += localWrittenBytes;
38 if (expectedWrittenBytes == 0) {
39 done = true;
40 break;
41 }
42 }
43 break;
44 default:
45 for (int i = config().getWriteSpinCount() - 1; i >= 0; i --) {
46 final long localWrittenBytes = ch.write(nioBuffers, 0, nioBufferCnt);
47 if (localWrittenBytes == 0) {
48 setOpWrite = true;
49 break;
50 }
51 expectedWrittenBytes -= localWrittenBytes;
52 writtenBytes += localWrittenBytes;
53 if (expectedWrittenBytes == 0) {
54 done = true;
55 break;
56 }
57 }
58 break;
59 }
60
61 // Release the fully written buffers, and update the indexes of the partially written buffer.
62 in.removeBytes(writtenBytes);
63
64 if (!done) {
65 // Did not write all buffers completely.
66 incompleteWrite(setOpWrite);
67 break;
68 }
69 }
70 }
第5-7行，如果outboundBuffer中已经没有数据了，调用clearOpWrite方法清除channel SelectionKey上的OP_WRITE事件。
第15-17行，把outboundBuffer转换成ByteBuffer类型，并得到数据长度。
25行，outboundBuffer不能转换成ByteBuffer, 调用io.netty.channel.nio.AbstractNioByteChannel#doWrite执行写操作。
29-42，45-57的逻辑基本已经，都是尽量把ByteBuffer中的数据写到channel中，满足下列条件中的任意一个时，结束本次写操作:
1. ByteBuffer中的数据已经写完，正常结束。
2. channel已经不能写入数据，需要在channel可以写是继续执行写操作。
3. 者超过channel config中写入次数限制，需要选择合适的实际继续执行写操作。
62行，把已经写入到channel的数据从outboundBuffer中删除。
64-66行， 如果数据没写完，调用incompleteWrite处理没写完的情况。当setOpWrite==true时，在channel的SelectionKey上设置OP_WRITE事件，等eventLoop触发这个事件时再继续执行flush操作。否则，把flush包装成task放到eventLoop中排队执行。
当NioEventLoop检测到OP_WRITE事件时，会调用processSelectedKey方法处理：
if ((readyOps & SelectionKey.OP_WRITE) != 0) {
ch.unsafe().forceFlush();
}
forceFlush的调用栈如下:
1 io.netty.channel.nio.AbstractNioChannel.AbstractNioUnsafe#forceFlush
2 io.netty.channel.AbstractChannel.AbstractUnsafe#flush0
3 io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel#doWrite
4 io.netty.channel.nio.AbstractNioByteChannel#doWrite
5 io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel#doWriteBytes
把数据写入UDP类型的channel
io.netty.channel.nio.AbstractNioMessageChannel#doWrite是数据报的写逻辑。相较于Byte流类型的数据，数据报的写逻辑简单一些。它只是把outboundBuffer中的数据报依次写入到channel中，如果channel写满了，在channel的SelectionKey上设置OP_WRITE事件随后退出，其后OP_WRITE事件处理逻辑和Byte流写逻辑一样。 真正的写操作在io.netty.channel.socket.nio.NioDatagramChannel#doWriteMessage中实现，这个方法的实现如下:
1 @Override
2 protected boolean doWriteMessage(Object msg, ChannelOutboundBuffer in) throws Exception {
3 final SocketAddress remoteAddress;
4 final ByteBuf data;
5 if (msg instanceof AddressedEnvelope) {
6 @SuppressWarnings("unchecked")
7 AddressedEnvelope<ByteBuf, SocketAddress> envelope = (AddressedEnvelope<ByteBuf, SocketAddress>) msg;
8 remoteAddress = envelope.recipient();
9 data = envelope.content();
10 } else {
11 data = (ByteBuf) msg;
12 remoteAddress = null;
13 }
14
15 final int dataLen = data.readableBytes();
16 if (dataLen == 0) {
17 return true;
18 }
19
20 final ByteBuffer nioData = data.internalNioBuffer(data.readerIndex(), dataLen);
21 final int writtenBytes;
22 if (remoteAddress != null) {
23 writtenBytes = javaChannel().send(nioData, remoteAddress);
24 } else {
25 writtenBytes = javaChannel().write(nioData);
26 }
27 return writtenBytes > 0;
28 }
5-9行，处理AddressedEnvelope类型的数据报，得到数据报的远程地址和数据。
10-12行，发送的是一个ByteBuf。没有指定远程地址。这种情况下需要先调用channel的connect方法。
20-26行，分别针对两种情况发送数据报. 23行指定了远程地址，25行没有指定远程地址，但调用过了connect方法。