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Netty分布式server启动流程Nio创建

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前文传送门 Netty分布式Server启动流程服务端初始化源码分析

NioServerSocketChannel创建

我们如果熟悉Nio, 则对channel的概念则不会陌生, channel在相当于一个通道, 用于数据的传输

Netty将jdk的channel进行了包装, 并为其扩展了更多的功能

在netty中也分为服务端channel和客户端channel, 在Nio模式下, 服务端channel对应的类为NioServerSocketChannel, 包装的jdk的ServerSocketChannel

客户端channel对应的类为NioSocketChannel, 所包装的jdk的类为SocketChannel

继承关系

最简单的继承关系如下(经简化):

我们继续看第一小节demo:

//创建boss和worker线程(1)
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
//创建ServerBootstrap(2)
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
//初始化boss和work线程化两个线程(3)
b.group(bossGroup, workerGroup)
        //声明NioServerSocketChannel(4)
        .channel(NioServerSocketChannel.class)
        //初始化客户端Handler(5)
        .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
            @Override
            public void initChannel(SocketChannel ch) {
                ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());
                ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
                ch.pipeline().addLast(new ServerHandler());
            }
        });
//绑定端口(6)
ChannelFuture f = b.bind(8888).sync();
f.channel().closeFuture().sync();

绑定端口

我们继续看第六步, 绑定端口:

ChannelFuture f = b.bind(8888).sync();

在此, 我们看到绑定了8888端口

我们跟到bind(8888)方法中:

public ChannelFuture bind(int inetPort) {
    return bind(new InetSocketAddress(inetPort));
}

端口封装成socket地址对象

继续跟bind方法:

public ChannelFuture bind(SocketAddress localAddress) {
    validate();
    return doBind(localAddress);
}

validate()做了一些属性验证

我们继续跟到doBind(localAddress)方法:

private ChannelFuture doBind(final SocketAddress localAddress) {
    //初始化并注册(1)
    final ChannelFuture regFuture = initAndRegister();
    //获得channel(2)
    final Channel channel = regFuture.channel();
    if (regFuture.cause() != null) {
        return regFuture;
    }
    if (regFuture.isDone()) {
        ChannelPromise promise = channel.newPromise();
        //绑定(3) 
        doBind0(regFuture, channel, localAddress, promise);
        return promise;
    } else {
        //去除非关键代码
        return promise;
    }
}

去除了一些非关键的代码, 重点关注注释标注的第一步, 初始化并注册:

final ChannelFuture regFuture = initAndRegister();

跟进initAndRegister()方法 创建channel

final ChannelFuture initAndRegister() {
    Channel channel = null;
    try {
        //创建channel
        channel = channelFactory.newChannel();
        init(channel);
    } catch (Throwable t) {
        //忽略非关键代码
    }
    ChannelFuture regFuture = config().group().register(channel);
    //忽略非关键代码
    return regFuture;
}

关注添加注释的步骤, 创建channel, 这一点也是我们这节需要讲明白的内容

看这一步:

channel = channelFactory.newChannel();

这里channelFactory调用了newChannel()的这个方法, 这个方法从名字就不难理解, 是新建一个channel, 回顾下上一小节, 这个channelFactory是在哪里初始化呢?

根据上一小节代码, channelFactory是在Bootstrap的channelFactory ()方法初始化的:

public B channelFactory(ChannelFactory<? extends C> channelFactory) {
    this.channelFactory = channelFactory;
    return (B) this;
}

而这个方法又是channel()方法中调用的:

public B channel(Class&lt;? extends C&gt; channelClass) {
    return channelFactory(new ReflectiveChannelFactory&lt;C&gt;(channelClass));
}

这里传入ReflectiveChannelFactory对象就是初始化的channelFactory对象

所以newChannel()是调用ReflectiveChannelFactory对象的newChannel方法

跟到ReflectiveChannelFactory对象的newChannel方法中:

@Override
public T newChannel() {
    try { 
        return clazz.newInstance();
    } catch (Throwable t) {
        throw new ChannelException("Unable to create Channel from class " + clazz, t);
    }
}

我们看到这个clazz对象通过反射创建了channel, 这个clazz对象, 就是我们上一节提到过的, 初始化的NioServerSocketChannel的class对象

这里通过反射调用, 会创建一个NioServerSokectChannel

学习过nio的小伙伴都知道jdk的ServerSocketChannel, 用于接受链接事件, 而netty的NioServerSocketChannel是和jdk的channel有什么关系呢?

实际上netty的channel和jdk的channel的含义一样, 也是一个通道, 只是netty为其做了扩展, 而channel的事件处理, 也是通过jdk的channel去做的, 我们跟随着NioServerSocketChannel的创建过程, 来了解他们之间的关联关系

clazz.newInstance()通过反射创建一个NioServerSocketChannel对象, 首先会走到NioServerSocketChannel的构造方法, 我们跟到他的构造方法, 查看NioServerSocketChannel的创建过程

首先会调用它的无参构造方法:

public NioServerSocketChannel() {
    this(newSocket(DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER));
}

我们看到这个构造方法调用了另一个有参的构造方法, 传入参数是 newSocket(DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER) 

我们首先看DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER这个这变量:

private static final SelectorProvider DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER = SelectorProvider.provider();

看到这初始化了一个SelectorProvider对象, 而这个对象是通过静态方法provider()创建的, SelectorProvider对象可以用于创建jdk底层的ServerSocketChannel

我们继续跟到newSocket(DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER)中:

private static ServerSocketChannel newSocket(SelectorProvider provider) {
    return provider.openServerSocketChannel();
}

去掉try-catch块, 发现这个方法是通过SelectorProvider对象的openServerSocketChannel()方法创建一个jdk底层的ServerSocketChannel, 至此我们可以知道, 与NioServerSokectChannel绑定的jdk底层的ServerSocketChannel就是这么创建的

父类的构造方法

那么创建之后如何与netty的channel绑定?继续跟代码

跟到this(newSocket(DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER))中:

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

我们看到这里调用了父类的构造方法，继续往里跟:

protected AbstractNioMessageChannel(Channel parent, SelectableChannel ch, int readInterestOp) {
    super(parent, ch, readInterestOp);
}

这里调用了其父类AbstractNioMessageChannel类的构造方法, AbstractNioMessageChannel这个类同学们请记住, 有关是NioServerSocketChannel的父类, 代表着服务端channel的相关属性和操作, 之后有关服务端channel的一些事件会在这个类中完成

我们看到这个类的构造方法中又调用了它的父类的构造方法, 我们继续跟:

protected AbstractNioChannel(Channel parent, SelectableChannel ch, int readInterestOp) {
    super(parent);
    //保存channel
    this.ch = ch;
    //绑定事件
    this.readInterestOp = readInterestOp;
    try {
        //设置为非阻塞
        ch.configureBlocking(false);
    } catch (IOException e) {
        //去掉非关键代码
    }
}

这里又调用了其父类AbstractChannel的构造方法, 跟进去这个方法之前, 我们先往下看

首先看这一步:

this.ch = ch;

这步就是绑定jdk底层的ServerSocketChannel, 至此我们知道, jdk的channel和netty定义的channel是组合关系, netty的channel中有个jdk的channel的成员变量, 而这个成员变量就定义在AbstractNioChannel这个类当中, 希望同学们将这个结论牢牢记住, 对以后的学习很有帮助

将jdk的channel设置为非阻塞模式

我们看到后面的这一步:

ch.configureBlocking(false);

这一步, 就是将jdk的channel设置为非阻塞模式, 这里熟悉Nio的同学应该不会陌生, 这里不再赘述

 我们继续跟到super(parent)中, 走到其父类AbstractChannel的构造方法:

protected AbstractChannel(Channel parent) {
    this.parent = parent;
    id = newId();
    unsafe = newUnsafe();
    pipeline = newChannelPipeline();
}

首先看下这个parent, 这个parent是NioServerSocketChannel调用其父类构造方法传入的, 传入的是null, 所以这一步AbstractChannel的属性parent也是null, 这个parent, 我们之后再讲客户端channel的时候会讲到

id = newId()是为每个channel创建一个唯一id

我们重点关注下后两步:

unsafe = newUnsafe();
pipeline = newChannelPipeline();

这里初始化了两个属性unsafe, 和pipeline, 目前我们只需要知道这两个属性是在这里初始化的, 至于这两个属性的概念, 后面的章节会讲到

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