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Netty4.x 源码实战系列（二）：服务端bind流程详解

laoLiueizo / 534人阅读

摘要：对于，目前大家只知道是个线程组，其内部到底如何实现的，它的作用到底是什么，大家也都不太清楚，由于篇幅原因，这里不作详细介绍，后面会有文章作专门详解。

在上一篇《ServerBootstrap 与 Bootstrap 初探》中，我们已经初步的了解了ServerBootstrap是netty进行服务端开发的引导类。 且在上一篇的服务端示例中，我们也看到了，在使用netty进行网络编程时，我们是通过bind方法的调用来完成服务器端口的侦听：

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
    ServerBootstrap b = new ServerBootstrap(); 
    b.group(bossGroup, workerGroup)　　
     .channel(NioServerSocketChannel.class) 
     .handler(new LoggingHandler())   
     .childHandler(new ChannelInitializer() { 
         @Override
         public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
             ch.pipeline().addLast(new DiscardServerHandler());
         }
     })
     .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)        
     .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);
    
     // 侦听8000端口
     ChannelFuture f = b.bind(8000).sync(); 
    
     f.channel().closeFuture().sync();
} finally {
    workerGroup.shutdownGracefully();
    bossGroup.shutdownGracefully();
}

从上面的服务端示例中可以看到，我们只是定义了主线程组及worker线程组，以及指定了channel类型为NioServerSocketChannel等等一些简单的配置， 然后绑定侦听端口，用于网络服务的主体代码基本就完了（业务代码在Handler中实现，后面的文章会详细介绍。
这真的大大简化并方便了java程序员使用netty来进行网络开发，但是想要深入学习netty的人可能会有下面的一些疑问：

netty是继续Java NIO的，那么ServerSocketChannel是什么时候初始化的？

我怎么没有看到Java NIO中的selector， netty是如何实现多路复用的？

我们设置的handler 或者 childHandler，是如何应用的？

boss线程组 以及 worker线程组 其实如何分配线程的？

为什么是boss线程组，难道接收用户请求是多个线程一起工作？

。。。

本篇将带着上面这些疑问，我们将进入bind方法内部，深入浅出，对netty的工作机制一探究竟。

当我们调用ServerBootstrap的bind方法时，其实是调用的是父类AbstractBootstrap的bind方法：

public ChannelFuture bind(int inetPort) {
    return bind(new InetSocketAddress(inetPort));
}

进而调用另一个重载bind方法：

public ChannelFuture bind(SocketAddress localAddress) {
    validate();
    if (localAddress == null) {
        throw new NullPointerException("localAddress");
    }
    return doBind(localAddress);
}

此bind(SocketAddress localAddress)内部有两个调用：
1、 调用validate()
顾名思义，validate应该是做校验，由于ServerBootstrap覆盖了AbstractBootstrap方法，因此此validate其实是调用ServerBootstrap中的validate方法：

@Override
public ServerBootstrap validate() {
    super.validate();
    if (childHandler == null) {
        throw new IllegalStateException("childHandler not set");
    }
    if (childGroup == null) {
        logger.warn("childGroup is not set. Using parentGroup instead.");
        childGroup = config.group();
    }
    return this;
}

在子类ServerBootstrap的validate方法中，首先它有调用了基类的validate()方法：

public B validate() {
    if (group == null) {
        throw new IllegalStateException("group not set");
    }
    if (channelFactory == null) {
        throw new IllegalStateException("channel or channelFactory not set");
    }
    return self();
}

所以通过validate方法我们得出如下结论：

1） 服务端程序必须要设置boss线程组 以及 worker线程组，分别用于Acceptor 以及 I/O操作； 
2）必须通过Boostrap的channel()来指定通道类型，用来生成相应的通道（ServerSocketChannel或SocketChannel）；
3） 因为是服务端程序，所以必须设置ChildHandler，来指定业务处理器，否则没有业务处理的服务器hi没有意义的；

2、 调用doBind(localAddress)
首先我们先看一下AbstractBootstrap中doBind方法代码片段：

private ChannelFuture doBind(final SocketAddress localAddress) {
    final ChannelFuture regFuture = initAndRegister();      // (1)
    final Channel channel = regFuture.channel();            // (2)
    if (regFuture.cause() != null) {
        return regFuture;
    }

    if (regFuture.isDone()) {
        ChannelPromise promise = channel.newPromise();
        doBind0(regFuture, channel, localAddress, promise);     // (3)
        return promise;
    } else {
        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) {
                    promise.setFailure(cause);
                } else {
                    promise.registered();

                    doBind0(regFuture, channel, localAddress, promise);  // (3)
                }
            }
        });
        return promise;
    }
}

剥去无用代码，其实doBind方法内部，只做了两件事：
一、调用了initAndRegister方法
二、调用用了doBind0方法
到底这两个方法做了啥工作，我们继续往下分析。

一、首先看看 initAndRegister方法内部代码：

final ChannelFuture initAndRegister() {
    Channel channel = null;
    try {
        // (1) 调用工厂方法，生成channel实例
        channel = channelFactory.newChannel();
        
        // (2) 初始化通道信息
        init(channel);
    } catch (Throwable t) {
        if (channel != null) {
            channel.unsafe().closeForcibly();
        }
        
        return new DefaultChannelPromise(channel, GlobalEventExecutor.INSTANCE).setFailure(t);
    }

    // (3) 注册通道
    ChannelFuture regFuture = config().group().register(channel);
    if (regFuture.cause() != null) {
        if (channel.isRegistered()) {
            channel.close();
        } else {
            channel.unsafe().closeForcibly();
        }
    }

    return regFuture;
}

通过上面代码，我们可以看出initAndRegister方法做了三件事：

①、调用channelFactory生成通道channel实例：

在上一篇中，我们已经知道，通过serverbootstrap的channel方法来指定通道类型，其实是调用基类AbstractBoostrap的channel方法，其内部其实是实例化了一个产生指定channel类型的channelFactory。

所以，initAndRegister中的channelFactory.newChannel()方法就是生成了一个NioServerSocketChannel的实例。 关于NioServerSocketChannel内部细节，我会有专门的文章进行分析，此处不做详述。

②、调用init(channel)初始化通道信息

init方法在基类AbstractBootstrap中是一个抽象方法：

abstract void init(Channel channel) throws Exception;

所以此处init的具体实现在子类ServerBootstrap类中：

@Override
void init(Channel channel) throws Exception {
    // 设置引导类配置的option
    final Map, Object> options = options0();
    synchronized (options) {
        setChannelOptions(channel, options, logger);
    }
    // 设置引导类配置的attr
    final Map, Object> attrs = attrs0();
    synchronized (attrs) {
        for (Entry, Object> e: attrs.entrySet()) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            AttributeKey key = (AttributeKey) e.getKey();
            channel.attr(key).set(e.getValue());
        }
    }
    
    // 获取当前通道的pipeline
    ChannelPipeline p = channel.pipeline();

    final EventLoopGroup currentChildGroup = childGroup;
    final ChannelHandler currentChildHandler = childHandler;
    final Entry, Object>[] currentChildOptions;
    final Entry, Object>[] currentChildAttrs;
    synchronized (childOptions) {
        currentChildOptions = childOptions.entrySet().toArray(newOptionArray(childOptions.size()));
    }
    synchronized (childAttrs) {
        currentChildAttrs = childAttrs.entrySet().toArray(newAttrArray(childAttrs.size()));
    }

    // 给NioServerSocketChannel的pipeline中添加一个ChannelInitializer类型的Handler
    p.addLast(new ChannelInitializer() {
        @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));
                }
            });
        }
    });
}

init内部主要做了一下几件事：
ⅰ、 设置channel的options


final Map, Object> options = options0();
synchronized (options) {
    setChannelOptions(channel, options, logger);
}


ⅱ、设置channel的attribute


final Map, Object> attrs = attrs0();
synchronized (attrs) {
    for (Entry, Object> e: attrs.entrySet()) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        AttributeKey key = (AttributeKey) e.getKey();
        channel.attr(key).set(e.getValue());
    }
}

ⅲ、给NioServerSocketChannel的pipeline中添加一个ChannelInitializer类型的Handler（根据类继承ChannelInitializer继承自ChannelInboundHandlerAdapter）


关于pipeline到底是什么，本篇不做详述，下一篇我会跟NioServerSocketChannel来一起给大家分析一下。


③、完成通道的注册
通道初始化完成后，然后就可以注册通道了：


 ChannelFuture regFuture = config().group().register(channel);


config()在AbstractBootstrap中也是个抽象方法：


public abstract AbstractBootstrapConfig config();


所以具体的实现细节还是在子类ServerBootstrap中：


@Override
public final ServerBootstrapConfig config() {
    return config;
}


此方法只会返回了config实例对象，此属性是在ServerBootstrap初始化时就创建了


public class ServerBootstrap extends AbstractBootstrap {
    ...
    private final ServerBootstrapConfig config = new ServerBootstrapConfig(this);
    ...
    
    @Override
    public final ServerBootstrapConfig config() {
        return config;
    }
}


我们先看一下ServerBootstrapConfig的类继承结构图：




ServerBootstrapConfig初始化时传入的this对象，此this表示ServerBootstrap，而且ServerBootstrapConfig构造方法内部调用了其基类AbstractBootstrapConfig的构造方法：


ServerBootstrapConfig(ServerBootstrap bootstrap) {
    super(bootstrap);
}


所以config().group()就对应ServerBootstrap的group属性引用（由上一篇得知group指向boss线程组），因此register其实是调用的NioEventLoopGroup的register方法。


对于NioEventLoopGroup，目前大家只知道是个线程组，其内部到底如何实现的，它的作用到底是什么，大家也都不太清楚，由于篇幅原因，这里不作详细介绍，后面会有文章作专门详解。


二、我们再回到doBind(localAddress)方法，内部在调用玩initAndRegister之后，就是调用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());
            }
        }
    });
}


此方法内部就是完成channel的侦听端口的绑定。


至此ServerBootstrap的bind工作执行完成。


此篇对服务端绑定的流程做了大体介绍，但由于篇幅问题，下面几个问题未做详尽分析：
1、 NioServerSocketChannel是如何实例化的
2、 Pipeline是什么，为什么要通过它添加handler
3、 NioEventLoopGroup内部细节是什么，为什么要通过它注册Channel, Java NIO中channel初始化后不是要注册到selector中吗？


带着上面这些疑问，欢迎大家继续关注接下来的几篇文章，在这几篇文章中，bind操作会一直贯穿其中：
Netty4.x 源码实战系列（三）：NioServerSocketChannel全剖析
Netty4.x 源码实战系列（四）：Pipeline全剖析
Netty4.x 源码实战系列（五）：NioEventLoopGroup全剖析
Netty4.x 源码实战系列（六）：NioEventLoop全剖析
           
               
                                           
                       
                 
            
                     

                 

                                                                                                                    
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 文章版权归作者所有，未经允许请勿转载,若此文章存在违规行为，您可以联系管理员删除。

                 
                   
转载请注明本文地址：https://www.ucloud.cn/yun/68105.html

               

                      
               
              
              

                
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    【自己读源码】Netty4.X系列(三) Channel Register
    
                                                     
    摘要：我想这很好的解释了中，仅仅一个都这么复杂，在单线程或者说串行的程序中，编程往往是很简单的，说白了就是调用，调用，调用然后返回。

Netty源码分析(三)
前提概要
这次停更很久了，原因是中途迷茫了一段时间，不过最近调整过来了。不过有点要说下，前几天和业内某个大佬聊天，收获很多，所以这篇博文和之前也会不太一样，我们会先从如果是我自己去实现这个功能需要怎么做开始，然后去看netty源码，与...
    
                                                   
                          
    
                                
    
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    Netty4.x 源码实战系列（五）：深入浅出学NioEventLoopGroup
    
                                                     
    摘要：接下来的两篇文章，我将从源码角度为大家深入浅出的剖析的线程模型工作机制。我们看一下的源码通过的代码发现，实现了接口，其内部会通过指定的默认线程工厂来创建线程，并执行相应的任务。至此，初始化完成了。下一篇我们将详细介绍，敬请期待。

我们都知道Netty的线程模型是基于React的线程模型，并且我们都知道Netty是一个高性能的NIO框架，那么其线程模型必定是它的重要贡献之一。
在使用ne...
    
                                                   
                          
    
                                
    
                                    MSchumi
                                    
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