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Netty分布式客户端接入流程初始化

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前文概述:

前文传送门：NioEventLoop任务队列执行

之前的章节学习了server启动以及eventLoop相关的逻辑, eventLoop轮询到客户端接入事件之后是如何处理的?这一章我们循序渐进, 带大家继续剖析客户端接入之后的相关逻辑

第一节:初始化NioSockectChannelConfig

创建channel

在剖析接入流程之前我们首先补充下第一章有关创建channel的知识:

我们在第一章剖析过channel的创建, 其中NioServerSocketChannel中有个构造方法:

public NioServerSocketChannel(ServerSocketChannel channel) {
    super(null, channel, SelectionKey.OP_ACCEPT);
    config = new NioServerSocketChannelConfig(this, javaChannel().socket());
}

当时我们并没有剖析config相关知识, 在这一章首先对此做一个补充, 这里我们看到每一个NioServerSocketChannel都拥有一个config属性, 这个属性存放着NioServerSocketChannel的相关配置, 这里创建一个NioServerSocketChannelConfig对象, 并将当前channel, 和channel对应的java底层的socket对象进行了传入, NioServerSocketChannelConfig其实是NioServerSocketChannel的内部类

我们跟到NioServerSocketChannelConfig类的构造方法中:

private NioServerSocketChannelConfig(NioServerSocketChannel channel, ServerSocket javaSocket) {
    super(channel, javaSocket);
}

我们继续跟入其父类DefaultServerSocketChannelConfig的构造方法中:

public DefaultServerSocketChannelConfig(ServerSocketChannel channel, ServerSocket javaSocket) {
    super(channel);
    if (javaSocket == null) {
        throw new NullPointerException("javaSocket");
    }
    this.javaSocket = javaSocket;
}

这里继续调用了其父类的构造方法, 并保存了jdk底层的socket对象, 并且调用其父类DefaultChannelConfig的构造方法

跟到其父类DefaultChannelConfig的构造方法中

public DefaultChannelConfig(Channel channel) {
    this(channel, new AdaptiveRecvByteBufAllocator());
}

这里调用了自身的构造方法, 传入了channel和一个AdaptiveRecvByteBufAllocator对象

AdaptiveRecvByteBufAllocator是一个缓冲区分配器, 用于分配一个缓冲区Bytebuf的, 有关Bytebuf的相关内容会在后面的章节详细讲解, 这里可以简单介绍作为了解, 就当对于之后知识的预习

Bytebuf相当于jdk的ByetBuffer, Netty对其做了重新的封装, 用于读写channel中的字节流, 熟悉Nio的同学对此应该并不陌生, AdaptiveRecvByteBufAllocator就是用于分配netty中ByetBuff的缓冲区分配器, 根据名字, 我们不难看出这个缓冲区是一个可变大小的字节缓冲区

我们跟到AdaptiveRecvByteBufAllocator的构造方法中:

public AdaptiveRecvByteBufAllocator() {
    //DEFAULT_MINIMUM:最小缓冲区长度64字节
    //DEFAULT_INITIAL:初始容量1024字节
    //最大容量65536字节
    this(DEFAULT_MINIMUM, DEFAULT_INITIAL, DEFAULT_MAXIMUM);
}

这里调用自身的构造方法并且传入了三个属性, 这三个属性的含义分别为:

DEFAULT_MINIMUM:代表要分配的缓冲区长度最少为64个字节

DEFAULT_INITIAL:代表要分配的缓冲区的初始容量为1024个字节

DEFAULT_MAXIMUM:代表要分配的缓冲区最大容量为65536个字节

我们跟到this(DEFAULT_MINIMUM, DEFAULT_INITIAL, DEFAULT_MAXIMUM)方法中

public AdaptiveRecvByteBufAllocator(int minimum, int initial, int maximum) {
    //忽略验证代码
    //最小容量在table中的下标
    int minIndex = getSizeTableIndex(minimum);
    if (SIZE_TABLE[minIndex] < minimum) {
        this.minIndex = minIndex + 1;
    } else {
        this.minIndex = minIndex;
    }
    //最大容量在table中的下标
    int maxIndex = getSizeTableIndex(maximum);
    if (SIZE_TABLE[maxIndex] > maximum) {
        this.maxIndex = maxIndex - 1;
    } else {
        this.maxIndex = maxIndex;
    }
    this.initial = initial;
}

其中这里初始化了三个属性, 分别是:

minIndex:最小容量在size_table中的下标

maxIndex:最大容量在table中的下标

initial:初始容量1024个字节

这里的size_table就是一个数组, 里面盛放着byteBuf可分配的内存大小的集合, 分配的bytebuf无论是扩容还是收缩, 内存大小都属于size_table中的元素, 那么这个数组是如何初始化的, 我们跟到这个属性中:

private static final int[] SIZE_TABLE;

我们看到是一个final修饰的静态成员变量, 我们跟到static块中看它的初始化过程:

static {
    //List集合
    List<Integer> sizeTable = new ArrayList<Integer>();
    //从16开始, 每递增16添加到List中, 直到大于等于512
    for (int i = 16; i < 512; i += 16) {
        sizeTable.add(i);
    }
    //从512开始, 倍增添加到List中, 直到内存溢出
    for (int i = 512; i > 0; i <<= 1) {
        sizeTable.add(i);
    }
    //初始化数组
    SIZE_TABLE = new int[sizeTable.size()];
    //将list的内容放入数组中
    for (int i = 0; i < SIZE_TABLE.length; i ++) {
        SIZE_TABLE[i] = sizeTable.get(i);
    }
}

首先创建一个Integer类型的list用于盛放内存元素

这里通过两组循环为list添加元素

首先看第一组循环:

for (int i = 16; i < 512; i += 16) {
    sizeTable.add(i);
}

这里是通过16平移的方式, 直到512个字节, 将每次平移之后的内存大小添加到list中

再看第二组循环

for (int i = 512; i > 0; i <<= 1) {
    sizeTable.add(i);
}

超过512之后, 再通过倍增的方式循环, 直到int类型内存溢出, 将每次倍增之后大小添加到list中

最后初始化SIZE_TABLE数组, 将list中的元素按下表存放到数组中

这样就初始化了内存数组

再回到AdaptiveRecvByteBufAllocator的构造方法中

public AdaptiveRecvByteBufAllocator(int minimum, int initial, int maximum) {
    //忽略验证代码
    //最小容量在table中的下标
    int minIndex = getSizeTableIndex(minimum);
    if (SIZE_TABLE[minIndex] < minimum) {
        this.minIndex = minIndex + 1;
    } else {
        this.minIndex = minIndex;
    }
    //最大容量在table中的下标
    int maxIndex = getSizeTableIndex(maximum);
    if (SIZE_TABLE[maxIndex] > maximum) {
        this.maxIndex = maxIndex - 1;
    } else {
        this.maxIndex = maxIndex;
    }
    this.initial = initial;
}

这里分别根据传入的最小和最大容量去SIZE_TABLE中获取其下标

我们跟到getSizeTableIndex(minimum)中:

private static int getSizeTableIndex(final int size) {
    for (int low = 0, high = SIZE_TABLE.length - 1;;) {
        if (high < low) {
            return low;
        }
        if (high == low) {
            return high;
        }
        int mid = low + high >>> 1;
        int a = SIZE_TABLE[mid];
        int b = SIZE_TABLE[mid + 1];
        if (size > b) {
            low = mid + 1;
        } else if (size < a) {
            high = mid - 1;
        } else if (size == a) {
            return mid;
        } else {
            return mid + 1;
        }
    }
}

这里是通过二分查找去获取其下表

if (SIZE_TABLE[minIndex] < minimum)这里判断最小容量下标所属的内存大小是否小于最小值, 如果小于最小值则下标+1

最大容量的下标获取原理同上, 判断最大容量下标所属内存大小是否大于最大值, 如果是则下标-1

我们回到DefaultChannelConfig的构造方法:

public DefaultChannelConfig(Channel channel) {
    this(channel, new AdaptiveRecvByteBufAllocator());
}

刚才我们剖析过了AdaptiveRecvByteBufAllocator()的创建过程, 我们继续跟到this()中:

protected DefaultChannelConfig(Channel channel, RecvByteBufAllocator allocator) {
    setRecvByteBufAllocator(allocator, channel.metadata());
    this.channel = channel;
}

我们看到这里初始化了channel, 在channel初始化之前, 调用了setRecvByteBufAllocator(allocator, channel.metadata())方法, 顾名思义, 这是用于设置缓冲区分配器的方法, 第一个参数是我们刚刚分析过的新建的AdaptiveRecvByteBufAllocator对象, 第二个传入的是与channel绑定的ChannelMetadata对象, ChannelMetadata对象是什么?

我们跟进到metadata()方法当中, 由于是channel是NioServerSocketChannel, 所以调用到了NioServerSocketChannel的metadata()方法:

public ChannelMetadata metadata() {
    return METADATA;
}

这里返回了一个成员变量METADATA, 跟到这个成员变量中:

private static final ChannelMetadata METADATA = new ChannelMetadata(false, 16);

这里创建了一个ChannelMetadata对象, 并在构造方法中传入false和16

继续跟到ChannelMetadata的构造方法中

public ChannelMetadata(boolean hasDisconnect, int defaultMaxMessagesPerRead) {
    //省略验证代码
    //false
    this.hasDisconnect = hasDisconnect;
    //16
    this.defaultMaxMessagesPerRead = defaultMaxMessagesPerRead;
}

这里做的事情非常简单, 只初始化了两个属性:

hasDisconnect=false

defaultMaxMessagesPerRead=16

defaultMaxMessagesPerRead=16代表在读取对方的链接或者channel的字节流时(无论server还是client), 最多只循环16次, 后面的讲解将会看到

剖析完了ChannelMetadata对象的创建, 我们回到DefaultChannelConfig的构造方法:

protected DefaultChannelConfig(Channel channel, RecvByteBufAllocator allocator) {
    setRecvByteBufAllocator(allocator, channel.metadata());
    this.channel = channel;
}

跟到setRecvByteBufAllocator(allocator, channel.metadata())方法中:

private void setRecvByteBufAllocator(RecvByteBufAllocator allocator, ChannelMetadata metadata) {
    if (allocator instanceof MaxMessagesRecvByteBufAllocator) {
        ((MaxMessagesRecvByteBufAllocator) allocator).maxMessagesPerRead(metadata.defaultMaxMessagesPerRead());
    } else if (allocator == null) {
        throw new NullPointerException("allocator");
    }
    rcvBufAllocator = allocator;
}

首先会判断传入的缓冲区分配器是不是MaxMessagesRecvByteBufAllocator类型的, 因为AdaptiveRecvByteBufAllocator实现了MaxMessagesRecvByteBufAllocator接口, 所以此条件成立

之后将其转换成MaxMessagesRecvByteBufAllocator类型,

然后调用其maxMessagesPerRead(metadata.defaultMaxMessagesPerRead())方法,

这里会走到其子类DefaultMaxMessagesRecvByteBufAllocator的maxMessagesPerRead(int maxMessagesPerRead)方法中,

其中参数metadata.defaultMaxMessagesPerRead()返回就是ChannelMetadata的属性defaultMaxMessagesPerRead,

也就是16

跟到maxMessagesPerRead(int maxMessagesPerRead)方法中:

public MaxMessagesRecvByteBufAllocator maxMessagesPerRead(int maxMessagesPerRead) {
    //忽略验证代码

    //初始化为16
    this.maxMessagesPerRead = maxMessagesPerRead;
    return this;
}

这里将自身属性maxMessagesPerRead设置为16, 然后返回自身

回到DefaultChannelConfig的构造方法

private void setRecvByteBufAllocator(RecvByteBufAllocator allocator, ChannelMetadata metadata) {
    if (allocator instanceof MaxMessagesRecvByteBufAllocator) {
        ((MaxMessagesRecvByteBufAllocator) allocator).maxMessagesPerRead(metadata.defaultMaxMessagesPerRead());
    } else if (allocator == null) {
        throw new NullPointerException("allocator");
    }
    rcvBufAllocator = allocator;
}

设置完了内存分配器的maxMessagesPerRead属性, 最后将DefaultChannelConfig自身的成员变量rcvBufAllocator设置成我们初始化完毕的allocator对象

至此, 有关channelConfig有关的初始化过程剖析完成

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