Netty4源码深入学习1-服务启动
2018-04-26 本文已影响51人
未名枯草
1.源码准备
试用版本为
引用包版本
Netty 服务端创建的时序图，如下：
服务端创建的时序图
2.服务端启动代码说明：
举例：服务端启动代码：
服务端启动代码
开启一个服务端，端口绑定在8888，使用nio模式，下面讲下每一个步骤的处理细节
1）EventLoopGroup
是一个死循环，不停地检测IO事件，处理IO事件，执行任务，后面详细描述；
初始化用于Acceptor的主"线程池"以及用于I/O工作的从"线程池"；
2）ServerBootstrap
初始化ServerBootstrap实例， 此实例是netty服务端应用开发的入口是服务端的一个启动辅助类；
通过给它设置一系列参数来绑定端口启动服务;
3）.channel(NioServerSocketChannel.class)
指定通道channel的类型，由于是服务端，故而是NioServerSocketChannel；
表示服务端启动的是nio相关的channel；
channel在netty里面是一大核心概念，可以理解为一条channel就是一个连接或者一个服务端bind动作;
4）b.childHandler(new NettyServerFilter())
表示一条新的连接进来之后，该怎么处理，
NettyServerFilter代码如图中所示：
NettyServerFilter代码
5）ChannelFuturef =b.bind(port).sync()
这里就是真正的启动过程了，绑定6789端口，等待服务器启动完毕，才会进入下行代码。
3. 详细描述
跳入bind()方法:
bind()方法
通过端口号创建一个 InetSocketAddress，然后继续step，进入下一步：
image.png
其中validate()方法用于验证服务启动需要的必要参数是否合格
ivalidate()
跳入上一层校验，校验内容如下，group及channelFactory是否为空；
image.png
完成校验以后进行doBind()方法：
doBind()
dobind()内部实现，主要有两个核心内容。两大核心一个是 initAndRegister()，以及doBind0();
a）首先看initAndRegister() 方法：
initAndRegister() 方法
核心代码如图中箭头部分；
1. new 一个channel，
2. init这个channel，即调用init(channel)初始化通道信息
3. 将这个channel register到某个对象。
<1> new 一个channel，step进入
channel = channelFactory().newChannel();此处相比以前版本去掉final并放入try-catch中
调用channelFactory生成通道channel实例，
NioServerSocketChannel 作为clazz，是通过serverbootstrap的channel方法来指定通道类型。
进一步查看channleFactory的初始化，
此时回到NettyServer， Netty实现初始化AbstractBootstrap的位置，此时，在代码中存在
b.channel(NioServerSocketChannel.class); // 设置nio类型的channel
查找此方法，发现在AbstractBootstrap类中存在channel方法，在方法channel中初始化new一个factory：
channelFactory初始化
ReflectiveChannelFactory继承了ChannelFactory工厂方法newChannel
所以，initAndRegister中的channelFactory.newChannel()方法就是生成了一个NioServerSocketChannel的实例。
image.png
clazz.newInstance() 是通过反射的方式来创建一个对象，
而这个clazz就是我们在ServerBootstrap中传入的NioServerSocketChannel.class
进一步step，会初始化一系列变量，最终调用反射的clazz类，即NioServerSocketChannel，进行初始化，
NioServerSocketChannel初始化
private static final SelectorProvider DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER = SelectorProvider.provider();
//DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER 为一个selector，
逐渐step，会跳入到NioServerSocketChannel构造方法中，
NioServerSocketChannel构造方法
[NIO SelectionKey中定义的4种事件]
* SelectionKey.OP_ACCEPT —— 接收连接继续事件，**表示服务器监听到了客户连接，服务器可以接收这个连接了**
* SelectionKey.OP_CONNECT —— 连接就绪事件，**表示客户与服务器的连接已经建立成功**
* SelectionKey.OP_READ —— 读**就绪**事件，**表示通道中已经有了可读的数据，可以执行读操作了（通道目前有数据，可以进行读操作了）**
* SelectionKey.OP_WRITE —— 写**就绪**事件，**表示已经可以向通道写数据了（通道目前可以用于写操作）**
这里 注意，下面两种，SelectionKey.OP_READ ，SelectionKey.OP_WRITE ，
1.当向通道中注册SelectionKey.OP_READ事件后，如果客户端有向缓存中write数据，下次轮询时，则会 isReadable()=true；
2.当向通道中注册SelectionKey.OP_WRITE事件后，这时你会发现当前轮询线程中isWritable()一直为ture，如果不设置为其他事件
进一步往构造方法super上层查看，最后跳入：
image.png
将前面 provider.openServerSocketChannel(); 创建出来的 ServerSocketChannel保存到成员变量ch
然后调用ch.configureBlocking(false);设置该channel为非阻塞模式
这里的 readInterestOp 即前面层层传入的 SelectionKey.OP_ACCEPT，
接下来重点分析 super(parent);(这里的parent其实是null，由前面写死传入)；
在AbstractNioChannel中做了下面几件事：
1、继续调用父类AbstractChannel(Channel parent)构造方法；
此构造方法中，主要做了三件事：
1）、给channel生成一个新的id
2）、通过newUnsafe初始化channel的unsafe属性
3）、pipeline =new DefaultChannelPipeline(this) 初始化channel的pipeline属性
image.png
2)在AbstractChannel类中，newUnsafe()是一个抽象方法
image.png
最终实现来自于AbstractNioMessageChannel类中有newUnsafe()的实现
image.png
此方法返回一个NioMessageUnsafe实例对象，
而NioMessageUnsafe是AbstractNioMessageChannel的内部类
NioMessageUnsafe 只覆盖了 父类AbstractNioUnsafe中的read方法，如下图
通过NioMessageUnsafe 及其父类的代码便可以知道，
其实unsafe对象是真正的负责底层channel的连接/读/写等操作的，
unsafe就好比一个底层channel操作的代理对象
NioMessageUnsafe
OP_ACCEPT都已经注册上了，当接收到新用户连接时就会触发unsafe.read()方法。
read()会不断调用doReadMessages()，将产生的readBuf逐一发送给Pipeline.fireChannelRead()去处理。
private final class NioMessageUnsafe extends AbstractNioUnsafe {
private final List<Object> readBuf = new ArrayList<Object>();
@Override
public void read() {
assert eventLoop().inEventLoop();
final ChannelConfig config = config();
final ChannelPipeline pipeline = pipeline();
final RecvByteBufAllocator.Handle allocHandle = unsafe().recvBufAllocHandle();
allocHandle.reset(config);
boolean closed = false;
Throwable exception = null;
try {
try {
do {
int localRead = doReadMessages(readBuf);
if (localRead == 0) {
break;
}
if (localRead < 0) {
closed = true;
break;
}
allocHandle.incMessagesRead(localRead);
} while (allocHandle.continueReading());
} catch (Throwable t) {
exception = t;
}
int size = readBuf.size();
for (int i = 0; i < size; i ++) {
readPending = false;
pipeline.fireChannelRead(readBuf.get(i));
}
readBuf.clear();
allocHandle.readComplete();
pipeline.fireChannelReadComplete();
if (exception != null) {
closed = closeOnReadError(exception);
pipeline.fireExceptionCaught(exception);
}
if (closed) {
inputShutdown = true;
if (isOpen()) {
close(voidPromise());
}
}
} finally {
// Check if there is a readPending which was not processed yet.
// This could be for two reasons:
// * The user called Channel.read() or ChannelHandlerContext.read() in channelRead(...) method
// * The user called Channel.read() or ChannelHandlerContext.read() in channelReadComplete(...) method
//
// See https://github.com/netty/netty/issues/2254
if (!readPending && !config.isAutoRead()) {
removeReadOp();
}
}
}
}
unsafe内容后续学习；
3) pipeline =new DefaultChannelPipeline(this);
# step之后发现，最后实现如下图代码所示：
# 初始化了HeadContext及TailContext对象。
# head及tail初始化完成后，它们会相互连接。
# 通过上面的代码可以得出，pipeline就是一个双向链表。
DefaultChannelPipeline构造函数
<1>部分总结：
用户调用方法 Bootstrap.bind(port) 第一步就是通过反射的方式new一个NioServerSocketChannel对象，
并且在new的过程中创建了一系列的核心组件，进一步研究：
1、NioServerSocketChannel对象内部绑定了Java NIO创建的ServerSocketChannel对象；
2、Netty中，每个channel都有一个unsafe对象，此对象封装了Java NIO底层channel的操作细节；
3、Netty中，每个channel都有一个pipeline对象，此对象就是一个双向链表；
NioServerSocketChannel的类继承结构图：
NioServerSocketChannel的类继承结构图
<2> init这个channel
image.png
上面代码前几行主要进行配置，
重要内容为最后一行
获取当前通道的pipeline，然后为 NioServerSocketChanne l绑定的 pipeline 添加 Handler；
此pipeline即为上面<2>中生成的pipeline
