netty源码设计图（学不懂Netty看不懂源码）

提前准备好如下代码， 从服务端构建着手，深入分析Netty服务端的启动过程。

public class NettyBasicServerExample { public void bind(int port){ //netty的服务端编程要从EventLoopGroup开始， // 我们要创建两个EventLoopGroup， // 一个是boss专门用来接收连接，可以理解为处理accept事件， // 另一个是worker，可以关注除了accept之外的其它事件，处理子任务。 //上面注意，boss线程一般设置一个线程，设置多个也只会用到一个，而且多个目前没有应用场景， // worker线程通常要根据服务器调优，如果不写默认就是cpu的两倍。 EventLoopGroup bossGroup=new NioEventLoopGroup(); EventLoopGroup workerGroup=new NioEventLoopGroup(); try { //服务端要启动，需要创建ServerBootstrap， // 在这里面netty把nio的模板式的代码都给封装好了 Serverbootstrap bootstrap = new ServerBootstrap(); bootstrap.group(bossGroup, workerGroup) //配置Server的通道，相当于NIO中的ServersocketChannel .channel(NioServerSocketChannel.class) .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO)) //设置ServerSocketChannel对应的Handler //childHandler表示给worker那些线程配置了一个处理器， // 这个就是上面NIO中说的，把处理业务的具体逻辑抽象出来，放到Handler里面 .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { @Override protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws exception { socketChannel.pipeline() .addLast(new NormalInBoundHandler("NormalInBoundA",false)) .addLast(new NormalInBoundHandler("NormalInBoundB",false)) .addLast(new NormalInBoundHandler("NormalInBoundC",true)); socketChannel.pipeline() .addLast(new NormalOutBoundHandler("NormalOutBoundA")) .addLast(new NormalOutBoundHandler("NormalOutBoundB")) .addLast(new NormalOutBoundHandler("NormalOutBoundC")) .addLast(new ExceptionHandler()); } }); //绑定端口并同步等待客户端连接 ChannelFuture channelFuture=bootstrap.bind(port).sync(); System.out.println("Netty Server Started,Listening on :" port); //等待服务端监听端口关闭 channelFuture.channel().closeFuture().sync(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { //释放线程资源 bossGroup.shutdownGracefully(); workerGroup.shutdownGracefully(); } } public static void main(String[] args) { new NettyBasicServerExample().bind(8080); } }

public class NormalInBoundHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter { private final String name; private final boolean flush; public NormalInBoundHandler(String name, boolean flush) { this.name = name; this.flush = flush; } @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { System.out.println("InboundHandler:" name); if(flush){ ctx.channel().writeAndFlush(msg); }else { throw new RuntimeException("InBoundHandler:" name); } } @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { System.out.println("InboundHandlerException:" name); super.exceptionCaught(ctx, cause); } }

public class NormalOutBoundHandler extends ChannelOutboundHandlerAdapter { private final String name; public NormalOutBoundHandler(String name) { this.name = name; } @Override public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) throws Exception { System.out.println("OutBoundHandler:" name); super.write(ctx, msg, promise); } }

在服务端启动之前，需要配置ServerBootstrap的相关参数，这一步大概分为以下几个步骤

• 配置EventLoopGroup线程组
• 配置Channel类型
• 设置ServerSocketChannel对应的Handler
• 设置网络监听的端口
• 设置SocketChannel对应的Handler
• 配置Channel参数

Netty会把我们配置的这些信息组装，发布服务监听。

ServerBootstrap参数配置过程#

下面这段代码是我们配置ServerBootStrap相关参数，这个过程比较简单，就是把配置的参数值保存到ServerBootstrap定义的成员变量中就可以了。

bootstrap.group(bossGroup, workerGroup) //配置Server的通道，相当于NIO中的ServerSocketChannel .channel(NioServerSocketChannel.class) .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO)) //设置ServerSocketChannel对应的Handler //childHandler表示给worker那些线程配置了一个处理器， // 这个就是上面NIO中说的，把处理业务的具体逻辑抽象出来，放到Handler里面 .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { });

我们来看一下ServerBootstrap的类关系图以及属性定义

ServerBootstrap类关系图#

如图8-1所示，表示ServerBootstrap的类关系图。

• abstractBootstrap，定义了一个抽象类，作为抽象类，一定是抽离了Bootstrap相关的抽象逻辑，所以很显然可以推断出Bootstrap应该也继承了AbstractBootstrap
• ServerBootstrap，服务端的启动类，
• ServerBootstrapAcceptor，继承了ChannelInboundHandlerAdapter，所以本身就是一个Handler，当服务端启动后，客户端连接上来时，会先进入到ServerBootstrapAccepter。

image-20210910154646643

<center style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(89, 97, 114); font-family: Lato, "PingFang SC", "Microsoft YaHei", sans-serif; font-size: 16px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 300; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(255, 255, 255); text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">图8-1 ServerBootstrap类关系图</center>

AbstractBootstrap属性定义#

public abstract class AbstractBootstrap<B extends AbstractBootstrap<B, C>, C extends Channel> implements Cloneable { @SuppressWarnings("unchecked") private static final Map.Entry<ChannelOption<?>, Object>[] EMPTY_OPTION_ARRAY = new Map.Entry[0]; @SuppressWarnings("unchecked") private static final Map.Entry<AttributeKey<?>, Object>[] EMPTY_ATTRIBUTE_ARRAY = new Map.Entry[0]; /** * 这里的EventLoopGroup 作为服务端 Acceptor 线程，负责处理客户端的请求接入 * 作为客户端 Connector 线程，负责注册监听连接操作位，用于判断异步连接结果。 */ volatile EventLoopGroup group; // @SuppressWarnings("deprecation") private volatile ChannelFactory<? extends C> channelFactory; //channel工厂，很明显应该是用来制造对应Channel的 private volatile SocketAddress localAddress; //SocketAddress用来绑定一个服务端地址 // The order in which ChannelOptions are applied is important they may depend on each other for validation // purposes. /** * ChannelOption 可以添加Channer 添加一些配置信息 */ private final Map<ChannelOption<?>, Object> options = new LinkedHashMap<ChannelOption<?>, Object>(); private final Map<AttributeKey<?>, Object> attrs = new ConcurrentHashMap<AttributeKey<?>, Object>(); /** * ChannelHandler 是具体怎么处理Channer 的IO事件。 */ private volatile ChannelHandler handler; }

对于上述属性定义，整体总结如下：

1. 提供了一个ChannelFactory对象用来创建Channel,一个Channel会对应一个EventLoop用于IO的事件处理，在一个Channel的整个生命周期中 只会绑定一个EventLoop,这里可理解给Channel分配一个线程进行IO事件处理，结束后回收该线程。
2. AbstractBootstrap没有提供EventLoop而是提供了一个EventLoopGroup，其实我认为这里只用一个EventLoop就行了。
3. 不管是服务器还是客户端的Channel都需要绑定一个本地端口这就有了SocketAddress类的对象localAddress。
4. Channel有很多选项所有有了options对象LinkedHashMap<channeloption<?>, Object>
5. 怎么处理Channel的IO事件呢，我们添加一个事件处理器ChannelHandler对象。

ServerBootstrap属性定义#

ServerBootstrap可以理解为服务器启动的工厂类，我们可以通过它来完成服务器端的 Netty 初始化。主要职责:|

• EventLoop初始化
• channel的注册
• pipeline的初始化
• handler的添加过程
• 服务端连接处理。

public class ServerBootstrap extends AbstractBootstrap<ServerBootstrap, ServerChannel> { private static final InternalLogger logger = InternalLoggerFactory.getInstance(ServerBootstrap.class); // The order in which child ChannelOptions are applied is important they may depend on each other for validation // purposes. //SocketChannel相关的属性配置 private final Map<ChannelOption<?>, Object> childOptions = new LinkedHashMap<ChannelOption<?>, Object>(); private final Map<AttributeKey<?>, Object> childAttrs = new ConcurrentHashMap<AttributeKey<?>, Object>(); private final ServerBootstrapConfig config = new ServerBootstrapConfig(this); //配置类 private volatile EventLoopGroup childGroup; //工作线程组 private volatile ChannelHandler childHandler; //负责SocketChannel的IO处理相关的Handler public ServerBootstrap() { } }

服务端启动过程分析#

了解了ServerBootstrap相关属性的配置之后，我们继续来看服务的启动过程，在开始往下分析的时候，先不妨来思考以下这些问题

• Netty自己实现的Channel与底层JDK提供的Channel是如何联系并且构建实现的
• ChannelInitializer这个特殊的Handler处理器的作用以及实现原理
• Pipeline是如何初始化以的

ServerBootstrap.bind#

先来看ServerBootstrap.bind()方法的定义，这里主要用来绑定一个端口并且发布服务端监听。

根据我们使用NIO相关API的理解，无非就是使用JDK底层的API来打开一个服务端监听并绑定一个端口。

ChannelFuture channelFuture=bootstrap.bind(port).sync();

public ChannelFuture bind(SocketAddress localAddress) { validate(); return doBind(ObjectUtil.checkNotNull(localAddress, "localAddress")); }

• validate()， 验证ServerBootstrap核心成员属性的配置是否正确，比如group、channelFactory、childHandler、childGroup等，这些属性如果没配置，那么服务端启动会报错
• localAddress，绑定一个本地端口地址

doBind#

doBind方法比较长，从大的代码结构，可以分为三个部分

• initAndRegister 初始化并注册Channel，并返回一个ChannelFuture，说明初始化注册Channel是异步实现
• regFuture.cause() 用来判断initAndRegister()是否发生异常，如果发生异常，则直接返回
• regFuture.isDone()， 判断initAndRegister()方法是否执行完成。如果执行完成，则调用doBind0()方法。如果未执行完成，regFuture添加一个监听回调，在监听回调中再次判断执行结果进行相关处理。PendingRegistrationPromise 用来保存异步执行结果的状态

从整体代码逻辑来看，逻辑结构还是非常清晰的， initAndRegister()方法负责Channel的初始化和注册、doBind0()方法用来绑定端口。这个无非就是我们使用NIO相关API发布服务所做的事情。

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; } }

initAndRegister#

这个方法顾名思义，就是初始化和注册，基于我们整个流程的分析可以猜测到

• 初始化，应该就是构建服务端的Handler处理链
• register，应该就是把当前服务端的连接注册到selector上

下面我们通过源码印证我们的猜想。

final ChannelFuture initAndRegister() { Channel channel = null; try { //通过ChannelFactory创建一个具体的Channel实现 channel = channelFactory.newChannel(); init(channel); //初始化 } catch (Throwable t) { //省略.... } //这个代码应该和我们猜想是一致的，就是将当前初始化的channel注册到selector上，这个过程同样也是异步的 ChannelFuture regFuture = config().group().register(channel); if (regFuture.cause() != null) { //获取regFuture的执行结果 if (channel.isRegistered()) { channel.close(); } else { channel.unsafe().closeForcibly(); } } return regFuture; }

channelFactory.newChannel()#

这个方法在分析之前，我们可以继续推测它的逻辑。

在最开始构建服务端的代码中，我们通过channel设置了一个NioServerSocketChannel.class类对象，这个对象表示当前channel的构建使用哪种具体的API

bootstrap.group(bossGroup, workerGroup) //配置Server的通道，相当于NIO中的ServerSocketChannel .channel(NioServerSocketChannel.class)

而在initAndRegister方法中，又用到了channelFactory.newChannel()来生成一个具体的Channel实例，因此不难想到，这两者必然有一定的联系，我们也可以武断的认为，这个工厂会根据我们配置的channel来动态构建一个指定的channel实例。

channelFactory有多个实现类，所以我们可以从配置方法中找到channelFactory的具体定义，代码如下。

public B channel(Class<? extends C> channelClass) { return channelFactory(new ReflectiveChannelFactory<C>( ObjectUtil.checkNotNull(channelClass, "channelClass") )); }

channelFactory对应的具体实现是：ReflectiveChannelFactory，因此我们定位到newChannel()方法的实现。

ReflectiveChannelFactory.newChannel#

在该方法中，使用constructor构建了一个实例。

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

construtor的初始化代码如下， 用到了传递进来的clazz类，获得该类的构造器，该构造器后续可以通过newInstance创建一个实例对象

而此时的clazz其实就是：NioServerSocketChannel

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); } } }

NioServerSocketChannel#

NioServerSocketChannel的构造方法定义如下。

public class NioServerSocketChannel extends AbstractNioMessageChannel implements io.netty.channel.socket.ServerSocketChannel { private static ServerSocketChannel newSocket(SelectorProvider provider) { try { return provider.openServerSocketChannel(); } catch (IOException e) { throw new ChannelException( "Failed to open a server socket.", e); } } public NioServerSocketChannel() { this(newSocket(DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER)); } }

当NioServerSocketChannel实例化后，调用newSocket方法创建了一个服务端实例。

newSocket方法中调用了provider.openServerSocketChannel()，来完成ServerSocketChannel的创建，ServerSocketChannel就是Java中NIO中的服务端API。

public ServerSocketChannel openServerSocketChannel() throws IOException { return new ServerSocketChannelImpl(this); }

通过层层推演，最终看到了Netty是如何一步步封装，完成ServerSocketChannel的创建。

设置非阻塞#

在NioServerSocketChannel中的构造方法中，先通过super调用父类做一些配置操作

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

最终，super会调用AbstractNioChannel中的构造方法，

protected AbstractNioChannel(Channel parent, SelectableChannel ch, int readInterestOp) { super(parent); this.ch = ch; this.readInterestOp = readInterestOp; //设置关心事件，此时是一个连接事件，所以是OP_ACCEPT try { ch.configureBlocking(false); //设置非阻塞 } catch (IOException e) { try { ch.close(); } catch (IOException e2) { logger.warn( "Failed to close a partially initialized socket.", e2); } throw new ChannelException("Failed to enter non-blocking mode.", e); } }

继续分析initAndRegister#

分析完成channel的初始化后，接下来就是要将当前channel注册到Selector上，所以继续回到initAndRegister方法。

final ChannelFuture initAndRegister() { //省略.... //这个代码应该和我们猜想是一致的，就是将当前初始化的channel注册到selector上，这个过程同样也是异步的 ChannelFuture regFuture = config().group().register(channel); if (regFuture.cause() != null) { //获取regFuture的执行结果 if (channel.isRegistered()) { channel.close(); } else { channel.unsafe().closeForcibly(); } } return regFuture; }

注册到某个Selector上，其实就是注册到某个EventLoopGroup中，如果大家能有这个猜想，说明前面的内容是听懂了的。

config().group().register(channel)这段代码，其实就是获取在ServerBootstrap中配置的bossEventLoopGroup，然后把当前的服务端channel注册到该group中。

此时，我们通过快捷键想去看一下register的实现时，发现EventLoopGroup又有多个实现，我们来看一下类关系图如图8-2所示。

图8-3 EventLoopGroup类关系图

而我们在前面配置的EventLoopGroup的实现类是NioEventLoopGroup，而NioEventLoopGroup继承自MultithreadEventLoopGroup，所以在register()方法中，我们直接找到父类的实现方法即可。

MultithreadEventLoopGroup.register#

这段代码大家都熟了，从NioEventLoopGroup中选择一个NioEventLoop，将当前channel注册上去

@Override public ChannelFuture register(Channel channel) { return next().register(channel); }

next()方法返回的是NioEventLoop，而NioEventLoop又有多个实现类，我们来看图8-4所示的类关系图。

从类关系图中发现，发现NioEventLoop派生自SingleThreadEventLoop，所以next().register(channel);方法，执行的是SingleThreadEventLoop中的register

SingleThreadEventLoop.register#

@Override public ChannelFuture register(Channel channel) { return register(new DefaultChannelPromise(channel, this)); }

@Override public ChannelFuture register(final ChannelPromise promise) { ObjectUtil.checkNotNull(promise, "promise"); promise.channel().unsafe().register(this, promise); return promise; }

ChannelPromise， 派生自Future，用来实现异步任务处理回调功能。简单来说就是把注册的动作异步化，当异步执行结束后会把执行结果回填到ChannelPromise中

AbstractChannel.register#

抽象类一般就是公共逻辑的处理，而这里的处理主要就是针对一些参数的判断，判断完了之后再调用register0()方法。

@Override public final void register(EventLoop eventLoop, final ChannelPromise promise) { ObjectUtil.checkNotNull(eventLoop, "eventLoop"); if (isRegistered()) { //判断是否已经注册过 promise.setFailure(new IllegalStateException("registered to an event loop already")); return; } if (!isCompatible(eventLoop)) { //判断eventLoop类型是否是EventLoop对象类型，如果不是则抛出异常 promise.setFailure( new IllegalStateException("incompatible event loop type: " eventLoop.getClass().getName())); return; } AbstractChannel.this.eventLoop = eventLoop; //Reactor内部线程调用，也就是说当前register方法是EventLoop线程触发的，则执行下面流程 if (eventLoop.inEventLoop()) { register0(promise); } else { //如果是外部线程 try { eventLoop.execute(new Runnable() { @Override public void run() { register0(promise); } }); } catch (Throwable t) { logger.warn( "Force-closing a channel whose registration task was not accepted by an event loop: {}", AbstractChannel.this, t); closeForcibly(); closeFuture.setClosed(); safeSetFailure(promise, t); } } }

AbstractChannel.register0#

Netty从EventLoopGroup线程组中选择一个EventLoop和当前的Channel绑定，之后该Channel生命周期中的所有I/O事件都由这个EventLoop负责。

register0方法主要做四件事：

• 调用JDK层面的API对当前Channel进行注册
• 触发HandlerAdded事件
• 触发channelRegistered事件
• Channel状态为活跃时，触发channelActive事件

在当前的ServerSocketChannel连接注册的逻辑中，我们只需要关注下面的doRegister方法即可。

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; doRegister(); //调用JDK层面的register()方法进行注册 neverRegistered = false; registered = true; // Ensure we call handlerAdded(...) before we actually notify the promise. This is needed as the // user may already fire events through the pipeline in the ChannelFutureListener. pipeline.invokeHandlerAddedIfNeeded(); //触发Handler，如果有必要的情况下 safeSetSuccess(promise); pipeline.fireChannelRegistered(); // Only fire a channelActive if the channel has never been registered. This prevents firing // multiple channel actives if the channel is deregistered and re-registered. if (isActive()) { //此时是ServerSocketChannel的注册，所以连接还处于非活跃状态 if (firstRegistration) { pipeline.fireChannelActive(); } else if (config().isAutoRead()) { // This channel was registered before and autoRead() is set. This means we need to begin read // again so that we process inbound data. // // See https://github.com/netty/netty/issues/4805 beginRead(); } } } catch (Throwable t) { // Close the channel directly to avoid FD leak. closeForcibly(); closeFuture.setClosed(); safeSetFailure(promise, t); } }

AbstractNioChannel.doRegister#

进入到AbstractNioChannel.doRegister方法。

javaChannel().register()负责调用JDK层面的方法，把channel注册到eventLoop().unwrappedSelector()上，其中第三个参数传入的是Netty自己实现的Channel对象，也就是把该对象绑定到attachment中。

这样做的目的是，后续每次调Selector对象进行事件轮询时，当触发事件时，Netty都可以获取自己的Channe对象。

@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; } } } }

服务注册总结#

上述代码比较绕，但是整体总结下来并不难理解

• 初始化指定的Channel实例
• 把该Channel分配给某一个EventLoop
• 然后把Channel注册到该EventLoop的Selector中

AbstractBootstrap.doBind0#

分析完了注册的逻辑后，再回到AbstractBootstrap类中的doBind0方法，这个方法不用看也能知道，ServerSocketChannel初始化了之后，接下来要做的就是绑定一个ip和端口地址。

private static void doBind0( final ChannelFuture regFuture, final Channel channel, final SocketAddress localAddress, final ChannelPromise promise) { //获取当前channel中的eventLoop实例，执行一个异步任务。 //需要注意，以前我们在课程中讲过，eventLoop在轮询中一方面要执行select遍历，另一方面要执行阻塞队列中的任务，而这里就是把任务添加到队列中异步执行。 channel.eventLoop().execute(new Runnable() { @Override public void run() { //如果ServerSocketChannel注册成功，则调用该channel的bind方法 if (regFuture.isSuccess()) { channel.bind(localAddress, promise).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE_ON_FAILURE); } else { promise.setFailure(regFuture.cause()); } } }); }

channel.bind方法，会根据ServerSocketChannel中的handler链配置，逐个进行调用，由于在本次案例中，我们给ServerSocketChannel配置了一个 LoggingHandler的处理器，所以bind方法会先调用LoggingHandler，然后再调用DefaultChannelPipeline中的bind方法，调用链路

-> DefaultChannelPipeline.ind

-> AbstractChannel.bind

​ -> NioServerSocketChannel.doBind

最终就是调用前面初始化好的ServerSocketChannel中的bind方法绑定本地地址和端口。

protected void doBind(SocketAddress localAddress) throws Exception { if (PlatformDependent.javaVersion() >= 7) { javaChannel().bind(localAddress, config.getBacklog()); } else { javaChannel().socket().bind(localAddress, config.getBacklog()); } }

构建SocketChannel的Pipeline#

在ServerBootstrap的配置中，我们针对SocketChannel，配置了入站和出站的Handler，也就是当某个SocketChannel的IO事件就绪时，就会按照我们配置的处理器链表进行逐一处理，那么这个链表是什么时候构建的，又是什么样的结构呢？下面我们来分析这部分的内容

.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { @Override protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception { socketChannel.pipeline() .addLast(new NormalInBoundHandler("NormalInBoundA",false)) .addLast(new NormalInBoundHandler("NormalInBoundB",false)) .addLast(new NormalInBoundHandler("NormalInBoundC",true)); socketChannel.pipeline() .addLast(new NormalOutBoundHandler("NormalOutBoundA")) .addLast(new NormalOutBoundHandler("NormalOutBoundB")) .addLast(new NormalOutBoundHandler("NormalOutBoundC")) .addLast(new ExceptionHandler()); } });

childHandler的构建#

childHandler的构建过程，在AbstractChannel.register0方法中实现

final ChannelFuture initAndRegister() { Channel channel = null; try { channel = channelFactory.newChannel(); //这是是创建channel init(channel); //这里是初始化 } catch (Throwable t) { //省略.... } ChannelFuture regFuture = config().group().register(channel); //这是是注册 if (regFuture.cause() != null) { if (channel.isRegistered()) { channel.close(); } else { channel.unsafe().closeForcibly(); } } return regFuture; }

ServerBootstrap.init#

init方法，调用的是ServerBootstrap中的init()，代码如下。

@Override void init(Channel channel) { setChannelOptions(channel, newOptionsArray(), logger); setAttributes(channel, newAttributesArray()); ChannelPipeline p = channel.pipeline(); final EventLoopGroup currentChildGroup = childGroup; final ChannelHandler currentChildHandler = childHandler; //childHandler就是在服务端配置时添加的ChannelInitializer final Entry<ChannelOption<?>, Object>[] currentChildOptions = newOptionsArray(childOptions); final Entry<AttributeKey<?>, Object>[] currentChildAttrs = newAttributesArray(childAttrs); // 此时的Channel是NioServerSocketChannel，这里是为NioServerSocketChannel添加处理器链。 p.addLast(new ChannelInitializer<Channel>() { @Override public void initChannel(final Channel ch) { final ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline(); ChannelHandler handler = config.handler(); //如果在ServerBootstrap构建时，通过.handler添加了处理器，则会把相关处理器添加到NioServerSocketChannel中的pipeline中。 if (handler != null) { pipeline.addLast(handler); } ch.eventLoop().execute(new Runnable() { //异步天剑一个ServerBootstrapAcceptor处理器，从名字来看， @Override public void run() { pipeline.addLast(new ServerBootstrapAcceptor( //currentChildHandler，表示SocketChannel的pipeline，当收到客户端连接时，就会把该handler添加到当前SocketChannel的pipeline中 ch, currentChildGroup, currentChildHandler, currentChildOptions, currentChildAttrs)); } }); } }); }

其中，对于上述代码的核心部分说明如下

• ChannelPipeline 是在AbstractChannel中的构造方法中初始化的一个DefaultChannelPipelineprotected AbstractChannel(Channel parent) { this.parent = parent; id = newId(); unsafe = newUnsafe(); pipeline = newChannelPipeline(); }
• p.addLast是为NioServerSocketChannel添加handler处理器链，这里添加了一个ChannelInitializer回调函数，该回调是异步触发的，在回调方法中做了两件事如果ServerBootstrap.handler添加了处理器，则会把相关处理器添加到该pipeline中，在本次演示的案例中，我们添加了LoggerHandler异步执行添加了ServerBootstrapAcceptor，从名字来看，它是专门用来接收新的连接处理的。

我们在这里思考一个问题，为什么NioServerSocketChannel需要通过ChannelInitializer回调处理器呢？ ServerBootstrapAcceptor为什么通过异步任务添加到pipeline中呢？

原因是，NioServerSocketChannel在初始化的时候，还没有开始将该Channel注册到Selector对象上，也就是没办法把ACCEPT事件注册到Selector上，所以事先添加了ChannelInitializer处理器，等待Channel注册完成后，再向Pipeline中添加ServerBootstrapAcceptor。

ServerBootstrapAcceptor#

按照下面的方法演示一下SocketChannel中的Pipeline的构建过程

1. 启动服务端监听
2. 在ServerBootstrapAcceptor的channelRead方法中打上断点
3. 通过telnet 连接，此时会触发debug。

public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) { final Channel child = (Channel) msg; child.pipeline().addLast(childHandler); //在这里，将handler添加到SocketChannel的pipeline中 setChannelOptions(child, childOptions, logger); setAttributes(child, childAttrs); try { //把当前客户端的链接SocketChannel注册到某个EventLoop中。 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); } }

ServerBootstrapAcceptor是服务端NioServerSocketChannel中的一个特殊处理器，该处理器的channelRead事件只会在新连接产生时触发，所以这里通过final Channel child = (Channel) msg;可以直接拿到客户端的链接SocketChannel。

ServerBootstrapAcceptor接着通过childGroup.register()方法，把当前NioSocketChannel注册到工作线程中。

事件触发机制的流程#

在ServerBootstrapAcceptor中，收到客户端连接时，会调用childGroup.register(child)把当前客户端连接注册到指定NioEventLoop的Selector中。

这个注册流程和前面讲解的NioServerSocketChannel注册流程完全一样，最终都会进入到AbstractChannel.register0方法。

AbstractChannel.register0#

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; doRegister(); neverRegistered = false; registered = true; // Ensure we call handlerAdded(...) before we actually notify the promise. This is needed as the // user may already fire events through the pipeline in the ChannelFutureListener. pipeline.invokeHandlerAddedIfNeeded(); safeSetSuccess(promise); pipeline.fireChannelRegistered(); //执行pipeline中的ChannelRegistered()事件。 // Only fire a channelActive if the channel has never been registered. This prevents firing // multiple channel actives if the channel is deregistered and re-registered. if (isActive()) { if (firstRegistration) { pipeline.fireChannelActive(); } else if (config().isAutoRead()) { // This channel was registered before and autoRead() is set. This means we need to begin read // again so that we process inbound data. // // See https://github.com/netty/netty/issues/4805 beginRead(); } } } catch (Throwable t) { // Close the channel directly to avoid FD leak. closeForcibly(); closeFuture.setClosed(); safeSetFailure(promise, t); } }

pipeline.fireChannelRegistered()#

@Override public final ChannelPipeline fireChannelRegistered() { AbstractChannelHandlerContext.invokeChannelRegistered(head); return this; }

下面的事件触发，分为两个逻辑

• 如果当前的任务是在eventLoop中触发的，则直接调用invokeChannelRegistered
• 否则，异步执行invokeChannelRegistered。

static void invokeChannelRegistered(final AbstractChannelHandlerContext next) { EventExecutor executor = next.executor(); if (executor.inEventLoop()) { next.invokeChannelRegistered(); } else { executor.execute(new Runnable() { @Override public void run() { next.invokeChannelRegistered(); } }); } }

invokeChannelRegistered#

触发下一个handler的channelRegistered方法。

private void invokeChannelRegistered() { if (invokeHandler()) { try { ((ChannelInboundHandler) handler()).channelRegistered(this); } catch (Throwable t) { invokeExceptionCaught(t); } } else { fireChannelRegistered(); } }

Netty服务端启动总结#

到此为止，整个服务端启动的过程，我们就已经分析完成了，主要的逻辑如下

• 创建服务端Channel，本质上是根据用户配置的实现，调用JDK原生的Channel
• 初始化Channel的核心属性，unsafe、pipeline
• 初始化Channel的Pipeline，主要是添加两个特殊的处理器，ChannelInitializer和ServerBootstrapAcceptor
• 注册服务端的Channel，添加OP_ACCEPT事件，这里底层调用的是JDK层面的实现，讲Channel注册到BossEventLoop中的Selector上
• 绑定端口，调用JDK层面的API，绑定端口。

,