Netty架构篇 - NioServerSocketChannel、NioSocketChannel

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前言

在解析Netty中的Channel如何应用之前，首先看下如下的代码：

这段代码，一些使用过netty的朋友们，都蛮了解的。

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再看一段nio的代码。

ServerSocketChannel channel = ServerSocketChannel.open();
channel.configureBlocking(false);
channel.socket().bind(new InetSocketAddress("192.168.0.106", 8080), 1024);
Selector selector = SelectorProvider.provider().openSelector();
channel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

在下面的源码分析中，你可以看到这段nio代码如何被封装到netty中。

接下来从server.channel(NioServerSocketChannel.class)这行代码开始本篇文章的解析旅程。

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服务端Channel的实例化

概述：
设置非阻塞模式，建立NioServerSocketChannel与ServerSocket的关联关系，然后通过ReflectiveChannelFactory完成NioServerSocketChannel的实例化。

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首先看下外层的channelFactory(…)方法做了什么事。

很显然是设置ChannelFactory属性为一个ReflectiveChannelFactory实例。

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然后看下ReflectiveChannelFactory实例如何构造的。

由前文可知，方法的参数，我们传递的是NioServerSocketChannel.class。这里利用反射调用它的无参构造器进行实例化。

后面会分析何时调用这个newChannel()方法。

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接下来看下NioServerSocketChannel这个类，声明如下：

接着看下它的无参构造器。

先看下newSocket(…)方法的处理逻辑。

这里的SelectorProvider，通过在ide工具中debug，我们可以知道实际上是KQueueSelectorProvider。（由SelectorProvider.provider()方法生成）

可以看出得到的是nio原生的ServerSocketChannelImpl这个实例，并且将KQueueSelectorProvider作为参数传入。

回到它的构造器方法。

• javaChannel()：实际上是我们前面看到的ServerSocketChannelImpl。
• socket()：构造一个ServerSocket实例。

由此，NioServerSocketChannelConfig将NioServerSocketChannel、ServerSocket与之关联。如同它的名字一样，存储相关的配置。

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接着看调用其父类的构造器做了什么事。

• ch：ServerSocketChannelImpl类型。

由ch.configureBlocking(false)这行代码，可以看出设置非阻塞模式。同时将readInterestOps属性设置为SelectionKey.OP_ACCEPT，表示监听接收客户端的连接。

接着往下看。

对parent、id、unsafe、pipeline属性进行赋值。

在后续的AbstractBootstrap#initAndRegister()方法有这样一行代码。

由此，由ReflectiveChannelFactory完成NioServerSocketChannel的实例化。

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服务端Channel的初始化

这部分从代码样例的server.bind(port)这行代码开始分析。

概述：
将ServerBoostrap#option(…)、attr(…)等方法设置的属性传递给NioServerSocketChannel。然后在DefaultChannelPipeline中添加ServerBootstrap#handler(…)方法定义的ChannelHandler以及ServerBootstrapAcceptor。

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bind(…)方法会走到doBind(…)方法，如下：

doBind0()方法经过层层方法，会走到NioServerSocketChannel的如下方法中：

对应nio的ServerSocketChannel#bind(new InetSocketAddress(hostname, port), backlog)方法。

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下面重点关注下initAndRegister()方法。(剩余的方法内容会在注册中接着分析)

• channelFactory：ReflectiveChannelFactory类型。
• newChannel()：由ReflectiveChannelFactory完成NioServerSocketChannel的实例化。

在ServerBootstrap#option(…)方法设置的参数传递给NioServerSocketChannelConfig，也就是NioServerSocketChannel的属性。
在ServerBootstrap#attr(AttributeKey, Object)方法设置的key、value传递给NioServerSocketChannel。

接着看init(…)剩余的方法。

在ServerBootstrap#childGroup(…)、childHandler(…)、childOption(…)以及childAttr(…)方法设置的参数传递给ServerBootstrapAcceptor。

在DefaultChannelPipeline中，添加了一个ChannelInitializer。其在initChannel(…)方法，定义了在DefaultChannelPipeline中添加ServerBootstrap#handler(…)方法定义的ChannelHandler、以及ServerBootstrapAcceptor实例。

ChannelInitializer，一个特定的ChannelInboundHandler，提供了便捷的方法（也就是initChannel(…)方法）用于初始化一个Channel。
ServerBootstrapAcceptor，同样是一个ChannelInboundHandler。其封装了如下属性：

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服务端Channel的注册

概述：
核心是调用nio原生的ServerSocketChannelImpl#register(Selector sel, int ops, Object att)方法，将Netty的NioServerSocketChannel作为attr参数进行传入，从而与nio原生的ServerSocketChannelImpl建立关联性，最后完成Channel在Selector上的注册。

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接着AbstractBootstrap#initAndRegister()方法，展开分析，有如下一行代码：

• group()：ServerBootstrap#group(…)方法指定的NioEventLoopGroup#bossGroup。

首先看下next()方法，如下：

这里是调用父类的next()方法，然后进行类型转换。EventLoop是一个ScheduledExecutorService。

• chooser：PowerOfTwoEventExecutorChooser类型。

• executors：实际上是NioEventLoop数组。

使用轮询的方式选择一个线程进行channel的注册。

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现在，回过头看下register(…)的处理逻辑。

• channel：NioServerSocketChannel。
• this：指代NioEventLoop。

从register(…)方法中，挑选了如下代码，也就是注册Channel的核心代码。

接着跟进代码（有省略）。

• javaChannel()：nio原生的ServerSocketChannelImpl。
• unwrappedSelector()：KQueueSelectorImpl。
• this：指代NioServerSocketChannel。

可以看出实质上是nio原生方法 AbstractSelectableChannel - register(Selector sel, int ops, Object att)。将ServerSocketChannelImpl注册到Selector上，同时将Netty的NioServerSocketChannel与之关联。

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最后我们看下unwrappedSelector()实际的处理。

此时的unwrappedSelector是获取SelectorTuple#unwrappedSelector属性。

对应nio原生的Selector selector = SelectorProvider.provider().openSelector()
实际上底层就是调用KQueueSelectorProvider#openSelector()方法。

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客户端Channel的实例化

与服务端的不同的是，这里是NioSocketChannel。

这段代码与前面所说的服务端Channel的实例化相同，这里不再分析。

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客户端Channel的初始化

从bootstrap.connect(host, port)方法开始分析。

在Bootstrap#doResolveAndConnect(…)方法中找到如下代码：

与我们之前的服务端Channel的初始化相同。这里不再分析。

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客户端Channel的注册

接着上面的initAndRegister()方法，找到如下代码：

同样，还是与服务端Channel的注册完全相同。这里不再分析。