netty底层源码探究：启动流程；EventLoop中的selector、线程、任务队列；监听处理accept、read事件流程；

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发布时间：2023-02-15

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探究Netty服务器启动流程

Netty是一个基于NIO框架的高性能异步I/O框架，广泛应用于服务器开发。了解它的启动流程有助于更好地理解其内部工作原理。本文将详细解析Netty服务器启动的关键步骤。

启动流程概述

Netty的启动流程可以分为几个关键步骤：

创建选择器：使用NIO的Selector类来监听多个通道的事件。

创建ServerSocketChannel：创建一个非阻塞的服务器套接字通道。

注册选择器：将ServerSocketChannel注册到Selector中，绑定附件以便处理事件。

绑定端口：将服务器监听到指定的端口上（如8080）。

处理连接请求：在有新连接时，创建新的通道并初始化处理逻辑。

接下来，我们将深入探讨每个步骤的实现细节。

NIO启动流程的实现

在Netty中，NIO的启动流程通过以下步骤实现：

创建选择器：

Selector selector = Selector.open();

这个选择器用于监听多个通道的事件。

创建并配置ServerSocketChannel：

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();serverSocketChannel.configureBlocking(false); // 设置为非阻塞

这里创建了一个非阻塞的服务器套接字通道。

注册选择器和附件：

SelectionKey selectionKey = serverSocketChannel.register(selector, 0, attachment);

这一步将服务器套接字通道注册到选择器中，并绑定了附件（通常是一个Netty的内部类NioServerSocketChannel）。

绑定端口：

serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));

将服务器套接字绑定到指定的端口（如8080）。

注册事件类型：

selectionKey.interestOps(SelectionKey.OP_ACCEPT);

启用选择键对特定事件（如连接接受）感兴趣的监控。

通过以上步骤，Netty服务器就能在NIO基础上异步地启动并处理客户端连接。

Netty服务器启动代码解析

Netty服务器的基本启动代码如下：

new ServerBootstrap()    .group(new NioEventLoopGroup()) // 创建一个NIO事件循环组    .channel(NioServerSocketChannel.class) //指定使用NIO服务器套接字通道    .childHandler(new ChannelInitializer
   
    () { // 初始化子通道        @Override        protected void initChannel(NioSocketChannel socketChannel) throws Exception {            socketChannel.pipeline().addLast(new StringDecoder());        }    })    .bind(8080);

关键部分分析

创建事件循环组：

.group(new NioEventLoopGroup())

这一步创建了一个NIO事件循环组，包含一个选择器和单线程执行器，用于处理I/O事件。

指定通道类型：

.channel(NioServerSocketChannel.class)

这里指定了使用NIO服务器套接字通道。

子通道初始化：

.childHandler(new ChannelInitializer
    
     () {    @Override    protected void initChannel(NioSocketChannel socketChannel) throws Exception {        socketChannel.pipeline().addLast(new StringDecoder());    }})

初始化子通道时，添加了一个解码器来处理数据解码。

绑定端口：

.bind(8080);

启动服务器并将其绑定到指定的端口。

服务器启动过程

主线程执行：

主线程执行bind(8080)方法。

进入doBind方法：

这是一个关键方法，处理服务器绑定和监听。

初始化和注册：

initAndRegister()方法创建并注册服务器套接字通道。

返回一个ChannelFuture对象，用于处理注册结果。

`initAndRegister()`方法分析

final ChannelFuture initAndRegister() {    Channel channel = null;    try {        channel = this.channelFactory.newChannel();        this.init(channel);    } catch (Throwable var3) {        if (channel != null) {            channel.unsafe().closeForcibly();            return (new DefaultChannelPromise(channel, GlobalEventExecutor.INSTANCE)).setFailure(var3);        }        return (new DefaultChannelPromise(new FailedChannel(), GlobalEventExecutor.INSTANCE)).setFailure(var3);    }    // 注册部分    ChannelFuture regFuture = this.config().group().register(channel);    if (regFuture.cause() != null) {        if (channel.isRegistered()) {            channel.close();        } else {            channel.unsafe().closeForcibly();        }    }    return regFuture;}

初始化部分：
- 创建并初始化服务器套接字通道。

注册部分：
- 将通道注册到事件循环组中。
- 处理注册结果，确保服务器能够正确监听端口。

注册过程

public final void register(EventLoop eventLoop, final ChannelPromise promise) {    if (eventLoop == null) {        throw new NullPointerException("eventLoop");    } else if (AbstractChannel.this.isRegistered()) {        promise.setFailure(new IllegalStateException("registered to an event loop already"));    } else if (!AbstractChannel.this.isCompatible(eventLoop)) {        promise.setFailure(new IllegalStateException("incompatible event loop type: " + eventLoop.getClass().getName()));    } else {        AbstractChannel.this.eventLoop = eventLoop;        if (eventLoop.inEventLoop()) {            this.register0(promise);        } else {            try {                eventLoop.execute(new Runnable() {                    public void run() {                        AbstractUnsafe.this.register0(promise);                    }                });            } catch (Throwable var5) {                promise.setFailure(var5);            }        }    }}