Netty 学习（五）：服务端启动核心流程源码说明
作者： Grey
原文地址：
CSDN：Netty 学习（五）：服务端启动核心流程源码说明
说明
本文使用的 Netty 版本是 4.1.82.Final,
<dependency>
<groupId>io.netty</groupId>
<artifactId>netty-all</artifactId>
<version>4.1.82.Final</version>
</dependency>
服务端在启动的时候，主要流程有如下几个
创建服务端的 Channel
初始化服务端的 Channel
注册 Selector
端口绑定
我们可以写一个简单的服务端代码，通过 Debug 的方式查看这几个关键流程的核心代码。
package source;
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
/**
* 代码阅读
*
* @author <a href="mailto:410486047@qq.com">Grey</a>
* @date 2022/9/12
* @since
*/
public final class SimpleServer {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// EventLoopGroup: 服务端的线程模型外观类。这个线程要做的事情
// 就是不停地检测IO事件，处理IO事件，执行任务。
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
// 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。
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
b
// 设置服务端的线程模型。
// bossGroup 负责不断接收新的连接，将新的连接交给 workerGroup 来处理。
.group(bossGroup, workerGroup)
// 设置服务端的 IO 类型是 NIO。Netty 通过指定 Channel 的类型来指定 IO 类型。
.channel(NioServerSocketChannel.class)
// 服务端启动过程中，需要经过哪些流程。
.handler(new ChannelInboundHandlerAdapter() {
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) {
System.out.println("channelActive");
}
@Override
public void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx) {
System.out.println("channelRegistered");
}
@Override
public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) {
System.out.println("handlerAdded");
}
})
// 用于设置一系列 Handler 来处理每个连接的数据
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) {
}
});
// 绑定端口同步等待。等服务端启动完毕，才会进入下一行代码
ChannelFuture f = b.bind(8888).sync();
// 等待服务端关闭端口绑定，这里的作用是让程序不会退出
f.channel().closeFuture().sync();
} finally {
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
}
}
通过
ChannelFuture f = b.bind(8888).sync();
的bind方法，进入源码进行查看。
首先，进入的是AbstractBootstrap中，调用的最关键的方法是如下两个：
……
private ChannelFuture doBind(final SocketAddress localAddress) {
……
final ChannelFuture regFuture = initAndRegister();
……
doBind0(regFuture, channel, localAddress, promise);
……
}
……
进入initAndResgister()方法中
……
final ChannelFuture initAndRegister() {
……
// channel 的新建
channel = channelFactory.newChannel();
// channel 的初始化
init(channel);
……
}
……
这里完成了 Channel 的新建和初始化，Debug 进去，发现channelFactory.newChannel()实际上是调用了ReflectiveChannelFactory的newChannel方法，
public class ReflectiveChannelFactory<T extends Channel> implements ChannelFactory<T> {
……
private final Constructor<? extends T> constructor;
public ReflectiveChannelFactory(Class<? extends T> clazz) {
……
this.constructor = clazz.getConstructor();
……
}
@Override
public T newChannel() {
……
return constructor.newInstance();
……
}
……
}
这里调用了反射方法，其实就是将服务端代码中的这一行.channel(NioServerSocketChannel.class)中的NioServerSocketChannel.class传入进行对象创建，创建一个NioServerSocketChannel实例。
在创建NioServerSocketChannel的时候，调用了NioServerSocketChannel的构造方法，构造方法的主要逻辑如下
……
public NioServerSocketChannel(SelectorProvider provider, InternetProtocolFamily family) {
this(newChannel(provider, family));
}
public NioServerSocketChannel(ServerSocketChannel channel) {
super(null, channel, SelectionKey.OP_ACCEPT);
config = new NioServerSocketChannelConfig(this, javaChannel().socket());
}
private static ServerSocketChannel newChannel(SelectorProvider provider, InternetProtocolFamily family) {
……
ServerSocketChannel channel =
SelectorProviderUtil.newChannel(OPEN_SERVER_SOCKET_CHANNEL_WITH_FAMILY, provider, family);
return channel == null ? provider.openServerSocketChannel() : channel;
……
}
……
其中provider.openServerSocketChannel()就是调用底层 JDK 的 API，获取了 JDK 底层的java.nio.channels.ServerSocketChannel。
通过super(null, channel, SelectionKey.OP_ACCEPT);一路跟踪进去，进入AbstractNioChannel中，
protected AbstractNioChannel(Channel parent, SelectableChannel ch, int readInterestOp) {
super(parent);
……
ch.configureBlocking(false);
……
}
关键代码是ch.configureBlocking(false)，设置 I/O 模型为非阻塞模式。
通过super(parent)跟踪上去，
protected AbstractChannel(Channel parent) {
this.parent = parent;
id = newId();
unsafe = newUnsafe();
pipeline = newChannelPipeline();
}
其中 id 是 Netty 中每条 Channel 的唯一标识。
以上就是服务端 Channel 的创建过程。
接下来是服务端 Channel 的初始化过程，回到AbstractBootstrap.initAndResgister()方法
……
final ChannelFuture initAndRegister() {
……
// channel 的新建
channel = channelFactory.newChannel();
// channel 的初始化
init(channel);
……
}
……
其中的init(channel)方法就是服务端的 Channel 的初始化过程，Debug 进入，发现是调用了ServerBootstrap.init(channel)方法，
@Override
void init(Channel channel) {
……
// 设置一些 Channel 的属性和配置信息
……
p.addLast(new ChannelInitializer<Channel>() {
@Override
public void initChannel(final Channel ch) {
final ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
ChannelHandler handler = config.handler();
if (handler != null) {
pipeline.addLast(handler);
}
ch.eventLoop().execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
pipeline.addLast(new ServerBootstrapAcceptor(
ch, currentChildGroup, currentChildHandler, currentChildOptions, currentChildAttrs));
}
});
}
});
}
其核心代码如上，主要用于定义服务端启动过程中需要执行哪些逻辑。主要分为两块：
一块是添加用户自定义的处理逻辑到服务端启动流程。
另一块是添加一个特殊的处理逻辑，ServerBootstrapAcceptor 是一个接入器，接受新请求，把新的请求传递给某个事件循环器。
以上就是服务端的 Channel 的初始化过程。接下来是服务端 Channel 的注册 Selector 的过程。
@Override
protected void doRegister() throws Exception {
boolean selected = false;
for (;;) {
try {
selectionKey = javaChannel().register(eventLoop().unwrappedSelector(), 0, this);
return;
} catch (CancelledKeyException e) {
if (!selected) {
// Force the Selector to select now as the "canceled" SelectionKey may still be
// cached and not removed because no Select.select(..) operation was called yet.
eventLoop().selectNow();
selected = true;
} else {
// We forced a select operation on the selector before but the SelectionKey is still cached
// for whatever reason. JDK bug ?
throw e;
}
}
}
}
在这个步骤中，我们可以看到关于 JDK 底层的操作
selectionKey = javaChannel().register(eventLoop().unwrappedSelector(), 0, this);
首先拿到在前面过程中创建的 JDK 底层的 Channel，然后调用 JDK 的 register() 方法，将 this 也即 NioServerSocketChannel 对象当作 attachment 绑定到 JDK 的 Selector 上，这样后续从 Selector 拿到对应的事件之后，就可以把 Netty 领域的 Channel 拿出来。
接下来是服务端绑定端口的逻辑，见AbstractBootstrap中的doBind0方法
private static void doBind0(
final ChannelFuture regFuture, final Channel channel,
final SocketAddress localAddress, final ChannelPromise promise) {
// This method is invoked before channelRegistered() is triggered. Give user handlers a chance to set up
// the pipeline in its channelRegistered() implementation.
channel.eventLoop().execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
if (regFuture.isSuccess()) {
channel.bind(localAddress, promise).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE_ON_FAILURE);
} else {
promise.setFailure(regFuture.cause());
}
}
});
}
图例
本文所有图例见：processon: Netty学习笔记
代码
更多内容见：Netty专栏
参考资料
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