|
|
|
@ -0,0 +1,606 @@
|
|
|
|
|
## Netty 服务端创建源码分析
|
|
|
|
|
当我们直接使用 JDK 的 NIO类库 开发基于 NIO 的异步服务端时,需要用到 多路复用器Selector、ServerSocketChannel、SocketChannel、ByteBuffer、SelectionKey 等,相比于传统的 BIO开发,NIO 的开发要复杂很多,开发出稳定、高性能的异步通信框架,一直是个难题。Netty 为了向使用者屏蔽 NIO通信 的底层细节,在和用户交互的边界做了封装,目的就是为了减少用户开发工作量,降低开发难度。ServerBootstrap 是 Socket服务端 的启动辅助类,用户通过 ServerBootstrap 可以方便地创建 Netty 的服务端。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
### Netty 服务端创建时序图
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
![avatar](/images/Netty/Netty服务端创建时序图.png)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
下面我们对 Netty服务端创建 的关键步骤和原理进行详细解析。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1、**创建 ServerBootstrap实例**。ServerBootstrap 是 Netty服务端 的 启动辅助类,它提供了一系列的方法用于设置服务端启动相关的参数。底层对各种 原生NIO 的 API 进行了封装,减少了用户与 底层API 的接触,降低了开发难度。ServerBootstrap 中只有一个 public 的无参的构造函数可以给用户直接使用,ServerBootstrap 只开放一个无参的构造函数 的根本原因是 它的参数太多了,而且未来也可能会发生变化,为了解决这个问题,就需要引入 Builder建造者模式。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2、**设置并绑定 Reactor线程池**。Netty 的 Reactor线程池 是 EventLoopGroup,它实际上是一个 EventLoop数组。EventLoop 的职责是处理所有注册到本线程多路复用器 Selector 上的 Channel,Selector 的轮询操作由绑定的 EventLoop线程 的 run()方法 驱动,在一个循环体内循环执行。值得说明的是,EventLoop 的职责不仅仅是处理 网络IO事件,用户自定义的Task 和 定时任务Task 也统一由 EventLoop 负责处理,这样线程模型就实现了统一。从调度层面看,也不存在从 EventLoop线程 中再启动其他类型的线程用于异步执行另外的任务,这样就避免了多线程并发操作和锁竞争,提升了 IO线程 的处理和调度性能。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3、**设置并绑定 服务端Channel**。作为 NIO服务端,需要创建 ServerSocketChannel,Netty 对 原生NIO类库 进行了封装,对应的实现是NioServerSocketChannel。对于用户而言,不需要关心 服务端Channel 的底层实现细节和工作原理,只需要指定具体使用哪种服务端 Channel 即可。因此,Netty 中 ServerBootstrap的基类 提供了 channel()方法,用于指定 服务端Channel 的类型。Netty 通过工厂类,利用反射创建 NioServerSocketChannel对象。由于服务端监听端口往往只需要在系统启动时才会调用,因此反射对性能的影响并不大。相关代
|
|
|
|
|
码如下。
|
|
|
|
|
```java
|
|
|
|
|
public abstract class AbstractBootstrap<B extends AbstractBootstrap<B, C>, C extends Channel> implements Cloneable {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/**
|
|
|
|
|
* 通过 参数channelClass 创建一个 Channel实例,
|
|
|
|
|
*/
|
|
|
|
|
public B channel(Class<? extends C> channelClass) {
|
|
|
|
|
if (channelClass == null) {
|
|
|
|
|
throw new NullPointerException("channelClass");
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
return channelFactory(new ReflectiveChannelFactory<C>(channelClass));
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4、**链路建立的时候创建并初始化 ChannelPipeline**。ChannelPipeline 并不是 NIO服务端 必需的,它本质就是一个负责处理网络事件的职责链,负责管理和执行 ChannelHandler。网络事件以事件流的形式在 ChannelPipeline 中流转,由 ChannelPipeline 根据 ChannelHandler的执行策略 调度 ChannelHandler的执行。典型的网络事件如下。
|
|
|
|
|
1. 链路注册;
|
|
|
|
|
2. 链路激活;
|
|
|
|
|
3. 链路断开;
|
|
|
|
|
4. 接收到请求消息;
|
|
|
|
|
5. 请求消息接收并处理完毕;
|
|
|
|
|
6. 发送应答消息;
|
|
|
|
|
7. 链路发生异常;
|
|
|
|
|
8. 发生用户自定义事件。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5、**初始化 ChannelPipeline 完成之后,添加并设置 ChannelHandler**。ChannelHandler 是 Netty 提供给用户定制和扩展的关键接口。利用 ChannelHandler 用户可以完成大多数的功能定制,例如消息编解码、心跳、安全认证、TSL/SSL 认证、流量控制和流量整形等。Netty 同时也提供了大量的 系统ChannelHandler 供用户使用,比较实用的 系统ChannelHandler 总结如下。
|
|
|
|
|
1. 系统编解码框架,ByteToMessageCodec;
|
|
|
|
|
2. 基于长度的半包解码器,LengthFieldBasedFrameDecoder;
|
|
|
|
|
3. 码流日志打印 Handler,LoggingHandler;
|
|
|
|
|
4. SSL 安全认证 Handler,SslHandler;
|
|
|
|
|
5. 链路空闲检测 Handler,IdleStateHandler;
|
|
|
|
|
6. 流量整形 Handler,ChannelTrafficShapingHandler;
|
|
|
|
|
7. Base64 编解码,Base64Decoder 和 Base64Encoder。
|
|
|
|
|
创建和添加 ChannelHandler 的代码示例如下。
|
|
|
|
|
```java
|
|
|
|
|
.childHandler( new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
|
|
|
|
|
@Override
|
|
|
|
|
public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
|
|
|
|
|
ch.pipeline().addLast( new EchoServerHandler() );
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
});
|
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6、**绑定并启动监听端口**。在绑定监听端口之前系统会做一系列的初始化和检测工作,完成之后,会启动监听端口,并将 ServerSocketChannel 注册到 Selector 上监听客户端连接。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7、**Selector 轮询**。由 Reactor线程 NioEventLoop 负责调度和执行 Selector 轮询操作,选择准备就绪的 Channel集合,相关代码如下。
|
|
|
|
|
```java
|
|
|
|
|
public final class NioEventLoop extends SingleThreadEventLoop {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
private void select(boolean oldWakenUp) throws IOException {
|
|
|
|
|
Selector selector = this.selector;
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
......
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
int selectedKeys = selector.select(timeoutMillis);
|
|
|
|
|
selectCnt ++;
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
......
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8、**当轮询到 准备就绪的Channel 之后,就由 Reactor线程 NioEventLoop 执行 ChannelPipeline 的相应方法,最终调度并执行 ChannelHandler**,接口如下图所示。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
![avatar](/images/Netty/ChannelPipeline的调度相关方法.png)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9、**执行 Netty 中 系统的ChannelHandler 和 用户添加定制的ChannelHandler** 。ChannelPipeline 根据网络事件的类型,调度并执行 ChannelHandler,相关代码如下。
|
|
|
|
|
```java
|
|
|
|
|
public class DefaultChannelPipeline implements ChannelPipeline {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
@Override
|
|
|
|
|
public final ChannelPipeline fireChannelRead(Object msg) {
|
|
|
|
|
AbstractChannelHandlerContext.invokeChannelRead(head, msg);
|
|
|
|
|
return this;
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
### 结合 Netty源码 对服务端的创建过程进行解析
|
|
|
|
|
首先通过构造函数创建 ServerBootstrap实例,随后,通常会创建两个 EventLoopGroup实例 (也可以只创建一个并共享),代码如下。
|
|
|
|
|
```java
|
|
|
|
|
EventLoopGroup acceptorGroup = new NioEventLoopGroup();
|
|
|
|
|
EventLoopGroup iOGroup = new NioEventLoopGroup();
|
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
NioEventLoopGroup 实际就是一个 Reactor线程池,负责调度和执行客户端的接入、网络读写事件的处理、用户自定义任务和定时任务的执行。通过 ServerBootstrap 的 group()方法 将两个 EventLoopGroup实例 传入,代码如下。
|
|
|
|
|
```java
|
|
|
|
|
public class ServerBootstrap extends AbstractBootstrap<ServerBootstrap, ServerChannel> {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/**
|
|
|
|
|
* Set the {@link EventLoopGroup} for the parent (acceptor) and the child (client). These
|
|
|
|
|
* {@link EventLoopGroup}'s are used to handle all the events and IO for {@link ServerChannel} and
|
|
|
|
|
* {@link Channel}'s.
|
|
|
|
|
*/
|
|
|
|
|
public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup) {
|
|
|
|
|
super.group(parentGroup);
|
|
|
|
|
if (childGroup == null) {
|
|
|
|
|
throw new NullPointerException("childGroup");
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
if (this.childGroup != null) {
|
|
|
|
|
throw new IllegalStateException("childGroup set already");
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
this.childGroup = childGroup;
|
|
|
|
|
return this;
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
其中 parentGroup对象 被设置进了 ServerBootstrap 的父类 AbstractBootstrap 中,代码如下。
|
|
|
|
|
```java
|
|
|
|
|
public abstract class AbstractBootstrap<B extends AbstractBootstrap<B, C>, C extends Channel> implements Cloneable {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
volatile EventLoopGroup group;
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/**
|
|
|
|
|
* The {@link EventLoopGroup} which is used to handle all the events for the to-be-created
|
|
|
|
|
* {@link Channel}
|
|
|
|
|
*/
|
|
|
|
|
public B group(EventLoopGroup group) {
|
|
|
|
|
if (group == null) {
|
|
|
|
|
throw new NullPointerException("group");
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
if (this.group != null) {
|
|
|
|
|
throw new IllegalStateException("group set already");
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
this.group = group;
|
|
|
|
|
return self();
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
该方法会被客户端和服务端重用,用于设置 工作IO线程,执行和调度网络事件的读写。线程组和线程类型设置完成后,需要设置 服务端Channel 用于端口监听和客户端链路接入。Netty 通过 Channel工厂类 来创建不同类型的 Channel,对于服务端,需要创建 NioServerSocketChannel。所以,通过指定 Channel类型 的方式创建 Channel工厂。ReflectiveChannelFactory 可以根据 Channel的类型 通过反射创建 Channel的实例,服务端需要创建的是 NioServerSocketChannel实例,代码如下。
|
|
|
|
|
```java
|
|
|
|
|
public class ReflectiveChannelFactory<T extends Channel> implements ChannelFactory<T> {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
private final Constructor<? extends T> constructor;
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
public ReflectiveChannelFactory(Class<? extends T> clazz) {
|
|
|
|
|
ObjectUtil.checkNotNull(clazz, "clazz");
|
|
|
|
|
try {
|
|
|
|
|
this.constructor = clazz.getConstructor();
|
|
|
|
|
} catch (NoSuchMethodException e) {
|
|
|
|
|
throw new IllegalArgumentException("Class " + StringUtil.simpleClassName(clazz) +
|
|
|
|
|
" does not have a public non-arg constructor", e);
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
@Override
|
|
|
|
|
public T newChannel() {
|
|
|
|
|
try {
|
|
|
|
|
return constructor.newInstance();
|
|
|
|
|
} catch (Throwable t) {
|
|
|
|
|
throw new ChannelException("Unable to create Channel from class " + constructor.getDeclaringClass(), t);
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
指定 NioServerSocketChannel 后,需要设置 TCP 的一些参数,作为服务端,主要是设置 TCP 的 backlog参数。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
backlog 指定了内核为此套接口排队的最大连接个数,对于给定的监听套接口,内核要维护两个队列:未链接队列 和 已连接队列,根据 TCP三次握手 的 三个子过程来分隔这两个队列。服务器处于 listen状态 时,收到客户端 syn过程(connect) 时在未完成队列中创建一个新的条目,然后用三次握手的第二个过程,即服务器的 syn响应客户端,此条目在第三个过程到达前 (客户端对服务器 syn 的 ack) 一直保留在未完成连接队列中,如果三次握手完成,该条目将从未完成连接队列搬到已完成连接队列尾部。当进程调用 accept 时,从已完成队列中的头部取出一个条目给进程,当已完成队列为空时进程将睡眠,直到有条目在已完成连接队列中才唤醒。backlog 被规定为两个队列总和的最大值,大多数实现默认值为 5,但在高并发 Web服务器 中此值显然不够。 需要设置此值更大一些的原因是,未完成连接队列的长度可能因为客户端 syn 的到达及等待三次握手的第三个过程延时 而增大。Netty 默认的 backlog 为 100,当然,用户可以修改默认值,这需要根据实际场景和网络状况进行灵活设置。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TCP参数 设置完成后,用户可以为启动辅助类和其父类分别指定 Handler。两者 Handler 的用途不同:子类中的 Handler 是 NioServerSocketChannel 对应的 ChannelPipeline 的 Handler;父类中的 Handler 是客户端新接入的连接 SocketChannel 对应的 ChannelPipeline 的 Handler。两者的区别可以通过下图来展示。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
![avatar](/images/Netty/ServerBootstrap的Handler模型.png)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
本质区别就是:ServerBootstrap 中的 Handler 是 NioServerSocketChannel 使用的,所有连接该监听端口的客户端都会执行它;父类AbstractBootstrap 中的 Handler 是个工厂类,它为每个新接入的客户端都创建一个新的 Handler。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
服务端启动的最后一步,就是绑定本地端口,启动服务,下面我们来分析下这部分代码。
|
|
|
|
|
```java
|
|
|
|
|
public abstract class AbstractBootstrap<B extends AbstractBootstrap<B, C>, C extends Channel> implements Cloneable {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
private ChannelFuture doBind(final SocketAddress localAddress) {
|
|
|
|
|
final ChannelFuture regFuture = initAndRegister();
|
|
|
|
|
final Channel channel = regFuture.channel();
|
|
|
|
|
if (regFuture.cause() != null) {
|
|
|
|
|
return regFuture;
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
if (regFuture.isDone()) {
|
|
|
|
|
// At this point we know that the registration was complete and successful.
|
|
|
|
|
ChannelPromise promise = channel.newPromise();
|
|
|
|
|
doBind0(regFuture, channel, localAddress, promise);
|
|
|
|
|
return promise;
|
|
|
|
|
} else {
|
|
|
|
|
// Registration future is almost always fulfilled already, but just in case it's not.
|
|
|
|
|
final PendingRegistrationPromise promise = new PendingRegistrationPromise(channel);
|
|
|
|
|
regFuture.addListener(new ChannelFutureListener() {
|
|
|
|
|
@Override
|
|
|
|
|
public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
|
|
|
|
|
Throwable cause = future.cause();
|
|
|
|
|
if (cause != null) {
|
|
|
|
|
// Registration on the EventLoop failed so fail the ChannelPromise directly to not cause an
|
|
|
|
|
// IllegalStateException once we try to access the EventLoop of the Channel.
|
|
|
|
|
promise.setFailure(cause);
|
|
|
|
|
} else {
|
|
|
|
|
// Registration was successful, so set the correct executor to use.
|
|
|
|
|
// See https://github.com/netty/netty/issues/2586
|
|
|
|
|
promise.registered();
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
doBind0(regFuture, channel, localAddress, promise);
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
});
|
|
|
|
|
return promise;
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
先看下上述代码调用的 initAndRegister()方法。它首先实例化了一个 NioServerSocketChannel类型 的 Channel对象。相关代码如下。
|
|
|
|
|
```java
|
|
|
|
|
final ChannelFuture initAndRegister() {
|
|
|
|
|
Channel channel = null;
|
|
|
|
|
try {
|
|
|
|
|
channel = channelFactory.newChannel();
|
|
|
|
|
init(channel);
|
|
|
|
|
} catch (Throwable t) {
|
|
|
|
|
if (channel != null) {
|
|
|
|
|
// channel can be null if newChannel crashed (eg SocketException("too many open files"))
|
|
|
|
|
channel.unsafe().closeForcibly();
|
|
|
|
|
// as the Channel is not registered yet we need to force the usage of the GlobalEventExecutor
|
|
|
|
|
return new DefaultChannelPromise(channel, GlobalEventExecutor.INSTANCE).setFailure(t);
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
// as the Channel is not registered yet we need to force the usage of the GlobalEventExecutor
|
|
|
|
|
return new DefaultChannelPromise(new FailedChannel(), GlobalEventExecutor.INSTANCE).setFailure(t);
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ChannelFuture regFuture = config().group().register(channel);
|
|
|
|
|
if (regFuture.cause() != null) {
|
|
|
|
|
if (channel.isRegistered()) {
|
|
|
|
|
channel.close();
|
|
|
|
|
} else {
|
|
|
|
|
channel.unsafe().closeForcibly();
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
return regFuture;
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
NioServerSocketChannel 创建成功后,对它进行初始化,初始化工作主要有以下三点。
|
|
|
|
|
```java
|
|
|
|
|
@Override
|
|
|
|
|
void init(Channel channel) throws Exception {
|
|
|
|
|
final Map<ChannelOption<?>, Object> options = options0();
|
|
|
|
|
synchronized (options) {
|
|
|
|
|
setChannelOptions(channel, options, logger);
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
// 1、设置 Socket参数 和 NioServerSocketChannel 的附加属性
|
|
|
|
|
final Map<AttributeKey<?>, Object> attrs = attrs0();
|
|
|
|
|
synchronized (attrs) {
|
|
|
|
|
for (Entry<AttributeKey<?>, Object> e: attrs.entrySet()) {
|
|
|
|
|
@SuppressWarnings("unchecked")
|
|
|
|
|
AttributeKey<Object> key = (AttributeKey<Object>) e.getKey();
|
|
|
|
|
channel.attr(key).set(e.getValue());
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
// 2、将 AbstractBootstrap 的 Handler 添加到 NioServerSocketChannel
|
|
|
|
|
// 的 ChannelPipeline 中
|
|
|
|
|
ChannelPipeline p = channel.pipeline();
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
final EventLoopGroup currentChildGroup = childGroup;
|
|
|
|
|
final ChannelHandler currentChildHandler = childHandler;
|
|
|
|
|
final Entry<ChannelOption<?>, Object>[] currentChildOptions;
|
|
|
|
|
final Entry<AttributeKey<?>, Object>[] currentChildAttrs;
|
|
|
|
|
synchronized (childOptions) {
|
|
|
|
|
currentChildOptions = childOptions.entrySet().toArray(newOptionArray(0));
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
synchronized (childAttrs) {
|
|
|
|
|
currentChildAttrs = childAttrs.entrySet().toArray(newAttrArray(0));
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
// 3、将用于服务端注册的 Handler ServerBootstrapAcceptor 添加到 ChannelPipeline 中
|
|
|
|
|
p.addLast(new ChannelInitializer<Channel>() {
|
|
|
|
|
@Override
|
|
|
|
|
public void initChannel(final Channel ch) throws Exception {
|
|
|
|
|
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));
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
});
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
});
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
到此,Netty 服务端监听的相关资源已经初始化完毕,就剩下最后一步,注册 NioServerSocketChannel 到 Reactor线程 的多路复用器上,然后轮询客户端连接事件。在分析注册代码之前,我们先通过下图,看看目前 NioServerSocketChannel 的 ChannelPipeline 的组成。
|
|
|
|
|
![avatar](/images/Netty/NioServerSocketChannel的ChannelPipeline.png)
|
|
|
|
|
最后,我们看下 NioServerSocketChannel 的注册。当 NioServerSocketChannel 初始化完成之后,需要将它注册到 Reactor线程 的多路复用器上监听新客户端的接入,代码如下。
|
|
|
|
|
```java
|
|
|
|
|
public abstract class AbstractChannel extends DefaultAttributeMap implements Channel {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
protected abstract class AbstractUnsafe implements Unsafe {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/**
|
|
|
|
|
* 将完成初始化的 NioServerSocketChannel 注册到 Reactor线程
|
|
|
|
|
* 的多路复用器上,监听新客户端的接入
|
|
|
|
|
*/
|
|
|
|
|
@Override
|
|
|
|
|
public final void register(EventLoop eventLoop, final ChannelPromise promise) {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
......
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
// 首先判断是否是 NioEventLoop 自身发起的操作。如果是,则不存在并发操作,直接
|
|
|
|
|
// 执行 Channel注册;如果由其他线程发起,则封装成一个 Task 放入消息队列中异步执行。
|
|
|
|
|
// 此处,由于是由 ServerBootstrap 所在线程执行的注册操作,所以会将其封装成 Task 投递
|
|
|
|
|
// 到 NioEventLoop 中执行
|
|
|
|
|
if (eventLoop.inEventLoop()) {
|
|
|
|
|
register0(promise);
|
|
|
|
|
} else {
|
|
|
|
|
try {
|
|
|
|
|
eventLoop.execute(new Runnable() {
|
|
|
|
|
@Override
|
|
|
|
|
public void run() {
|
|
|
|
|
register0(promise);
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
});
|
|
|
|
|
} catch (Throwable t) {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
......
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
private void register0(ChannelPromise promise) {
|
|
|
|
|
try {
|
|
|
|
|
// check if the channel is still open as it could be closed in the mean time when the register
|
|
|
|
|
// call was outside of the eventLoop
|
|
|
|
|
if (!promise.setUncancellable() || !ensureOpen(promise)) {
|
|
|
|
|
return;
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
boolean firstRegistration = neverRegistered;
|
|
|
|
|
// 该方法在本类中是一个空实现,下面看一下它在子类 AbstractNioChannel 中的实现
|
|
|
|
|
doRegister();
|
|
|
|
|
neverRegistered = false;
|
|
|
|
|
registered = true;
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pipeline.invokeHandlerAddedIfNeeded();
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
safeSetSuccess(promise);
|
|
|
|
|
pipeline.fireChannelRegistered();
|
|
|
|
|
if (isActive()) {
|
|
|
|
|
if (firstRegistration) {
|
|
|
|
|
pipeline.fireChannelActive();
|
|
|
|
|
} else if (config().isAutoRead()) {
|
|
|
|
|
beginRead();
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
} catch (Throwable t) {
|
|
|
|
|
closeForcibly();
|
|
|
|
|
closeFuture.setClosed();
|
|
|
|
|
safeSetFailure(promise, t);
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
public abstract class AbstractNioChannel extends AbstractChannel {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
@Override
|
|
|
|
|
protected void doRegister() throws Exception {
|
|
|
|
|
boolean selected = false;
|
|
|
|
|
for (;;) {
|
|
|
|
|
try {
|
|
|
|
|
// 将 NioServerSocketChannel 注册到 NioEventLoop 的 多路复用器Selector 上
|
|
|
|
|
selectionKey = javaChannel().register(eventLoop().unwrappedSelector(), 0, this);
|
|
|
|
|
return;
|
|
|
|
|
} catch (CancelledKeyException e) {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
......
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
到此,服务端监听启动部分源码已经分析完成。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
## 结合 Netty源码 对客户端接入过程进行解析
|
|
|
|
|
负责处理网络读写、连接和客户端请求接入的 Reactor线程 就是 NioEventLoop,下面我们看下 NioEventLoop 是如何处理新的客户端连接接入的。当 多路复用器 检测到新的准备就绪的 Channel 时,默认执行 processSelectedKeysOptimized()方法,代码如下。
|
|
|
|
|
```java
|
|
|
|
|
public final class NioEventLoop extends SingleThreadEventLoop {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
private void processSelectedKeys() {
|
|
|
|
|
if (selectedKeys != null) {
|
|
|
|
|
processSelectedKeysOptimized();
|
|
|
|
|
} else {
|
|
|
|
|
processSelectedKeysPlain(selector.selectedKeys());
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
private void processSelectedKeysOptimized() {
|
|
|
|
|
for (int i = 0; i < selectedKeys.size; ++i) {
|
|
|
|
|
final SelectionKey k = selectedKeys.keys[i];
|
|
|
|
|
selectedKeys.keys[i] = null;
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
final Object a = k.attachment();
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
if (a instanceof AbstractNioChannel) {
|
|
|
|
|
// 根据就绪的操作位 SelectionKey,执行不同的操作
|
|
|
|
|
processSelectedKey(k, (AbstractNioChannel) a);
|
|
|
|
|
} else {
|
|
|
|
|
@SuppressWarnings("unchecked")
|
|
|
|
|
NioTask<SelectableChannel> task = (NioTask<SelectableChannel>) a;
|
|
|
|
|
processSelectedKey(k, task);
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
if (needsToSelectAgain) {
|
|
|
|
|
selectedKeys.reset(i + 1);
|
|
|
|
|
selectAgain();
|
|
|
|
|
i = -1;
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
// 根据就绪的操作位 SelectionKey,执行不同的操作
|
|
|
|
|
private void processSelectedKey(SelectionKey k, AbstractNioChannel ch) {
|
|
|
|
|
// 由于不同的 Channel 执行不同的操作,所以 NioUnsafe 被设计成接口
|
|
|
|
|
// 由不同的 Channel 内部的 NioUnsafe实现类 负责具体实现
|
|
|
|
|
final AbstractNioChannel.NioUnsafe unsafe = ch.unsafe();
|
|
|
|
|
if (!k.isValid()) {
|
|
|
|
|
final EventLoop eventLoop;
|
|
|
|
|
try {
|
|
|
|
|
eventLoop = ch.eventLoop();
|
|
|
|
|
} catch (Throwable ignored) {
|
|
|
|
|
return;
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
if (eventLoop != this || eventLoop == null) {
|
|
|
|
|
return;
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
unsafe.close(unsafe.voidPromise());
|
|
|
|
|
return;
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
try {
|
|
|
|
|
int readyOps = k.readyOps();
|
|
|
|
|
if ((readyOps & SelectionKey.OP_CONNECT) != 0) {
|
|
|
|
|
int ops = k.interestOps();
|
|
|
|
|
ops &= ~SelectionKey.OP_CONNECT;
|
|
|
|
|
k.interestOps(ops);
|
|
|
|
|
unsafe.finishConnect();
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
if ((readyOps & SelectionKey.OP_WRITE) != 0) {
|
|
|
|
|
ch.unsafe().forceFlush();
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
// read()方法 的实现有两个,分别是 NioByteUnsafe 和 NioMessageUnsafe,
|
|
|
|
|
// 对于 NioServerSocketChannel,它使用的是 NioMessageUnsafe
|
|
|
|
|
// 下面看一下 NioMessageUnsafe 对 read() 方法的实现
|
|
|
|
|
if ((readyOps & (SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_ACCEPT)) != 0 || readyOps == 0) {
|
|
|
|
|
unsafe.read();
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
} catch (CancelledKeyException ignored) {
|
|
|
|
|
unsafe.close(unsafe.voidPromise());
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
public abstract class AbstractNioMessageChannel extends AbstractNioChannel {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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 {
|
|
|
|
|
// 接收新的客户端连接并创建 NioSocketChannel
|
|
|
|
|
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;
|
|
|
|
|
// 接收到新的客户端连接后,触发 ChannelPipeline 的 channelRead方法。
|
|
|
|
|
// 事件在 ChannelPipeline 中传递,执行 ServerBootstrapAcceptor 的
|
|
|
|
|
// channelRead方法
|
|
|
|
|
pipeline.fireChannelRead(readBuf.get(i));
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
......
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
public class NioServerSocketChannel extends AbstractNioMessageChannel
|
|
|
|
|
implements io.netty.channel.socket.ServerSocketChannel {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/**
|
|
|
|
|
* 接收新的客户端连接并创建 NioSocketChannel
|
|
|
|
|
*/
|
|
|
|
|
@Override
|
|
|
|
|
protected int doReadMessages(List<Object> buf) throws Exception {
|
|
|
|
|
SocketChannel ch = SocketUtils.accept(javaChannel());
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
try {
|
|
|
|
|
if (ch != null) {
|
|
|
|
|
buf.add(new NioSocketChannel(this, ch));
|
|
|
|
|
return 1;
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
} catch (Throwable t) {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
......
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
return 0;
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
public class ServerBootstrap extends AbstractBootstrap<ServerBootstrap, ServerChannel> {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
private static class ServerBootstrapAcceptor extends ChannelInboundHandlerAdapter {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/**
|
|
|
|
|
* 该方法主要分为如下三个步骤。
|
|
|
|
|
*/
|
|
|
|
|
@Override
|
|
|
|
|
@SuppressWarnings("unchecked")
|
|
|
|
|
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
|
|
|
|
|
final Channel child = (Channel) msg;
|
|
|
|
|
// 第一步:将启动时传入的 childHandler 加入到客户端 SocketChannel 的 ChannelPipeline 中
|
|
|
|
|
child.pipeline().addLast(childHandler);
|
|
|
|
|
// 第二步:设置客户端 SocketChannel 的 TCP参数
|
|
|
|
|
setChannelOptions(child, childOptions, logger);
|
|
|
|
|
for (Entry<AttributeKey<?>, Object> e: childAttrs) {
|
|
|
|
|
child.attr((AttributeKey<Object>) e.getKey()).set(e.getValue());
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
// 第三步:注册 SocketChannel 到多路复用器
|
|
|
|
|
try {
|
|
|
|
|
childGroup.register(child).addListener(new ChannelFutureListener() {
|
|
|
|
|
@Override
|
|
|
|
|
public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
|
|
|
|
|
if (!future.isSuccess()) {
|
|
|
|
|
forceClose(child, future.cause());
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
});
|
|
|
|
|
} catch (Throwable t) {
|
|
|
|
|
forceClose(child, t);
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
下面我们展开看下 NioSocketChannel 的 register()方法。NioSocketChannel 的注册方法与 ServerSocketChannel 的一致, 也是将 Channel 注册到 Reactor线程 的多路复用器上。由于注册的操作位是 0,所以,此时 NioSocketChannel 还不能读取客户端发送的消息,下面我们看看 是什么时候修改监听操作位为 OP_READ 的。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
执行完注册操作之后,紧接着会触发 ChannelReadComplete 事件。我们继续分析 ChannelReadComplete 在 ChannelPipeline 中的处理流程:Netty 的 Header 和 Tail 本身不关注 ChannelReadComplete事件 就直接透传,执行完 ChannelReadComplete 后,接着执行 PipeLine 的 read()方法,最终执行 HeadHandler 的 read()方法。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HeadHandler 的 read()方法用来将网络操作位修改为读操作。创建 NioSocketChannel 的时候已经将 AbstractNioChannel 的 readInterestOp 设置为 OP_ READ,这样,执行 selectionKey. interestOps(interestOps | readInterestOp)操作 时就会把操作位设置为 OP_READ。代码如下。
|
|
|
|
|
```java
|
|
|
|
|
public abstract class AbstractNioByteChannel extends AbstractNioChannel {
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
protected AbstractNioByteChannel(Channel parent, SelectableChannel ch) {
|
|
|
|
|
super(parent, ch, SelectionKey.OP_READ);
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
到此,新接入的客户端连接处理完成,可以进行网络读写等 IO操作。
|