Netty启动流程剖析 _Netty

编者注：Netty是JAVA领域有名的开源网络库，特点是高性能和高扩展性，因此很多流行的框架都是基于它来构建的，比如我们熟知的Dubbo、Rocketmq、Hadoop等，针对高性能RPC，一般都是基于Netty来构建，比如soft-bolt 。总之一句话，Java小伙伴们需要且有必要学会使用Netty并理解其实现原理。
关于Netty的入门讲解可参考：Netty 入门，这一篇文章就够了

Netty的启动流程(ServerBootstrap)，就是创建NioEventLoopGroup（内部可能包含多个NioEventLoop，每个eventLoop是一个线程，内部包含一个FIFO的taskQueue和Selector）和ServerBootstrap实例，并进行bind的过程（bind流程涉及到channel的创建和注册），之后就可以对外提供服务了。
Netty的启动流程中，涉及到多个操作，比如register、bind、注册对应事件等，为了不影响main线程执行，这些工作以task的形式提交给NioEventLoop，由NioEventLoop来执行这些task，也就是register、bind、注册事件等操作。
NioEventLoop（准确来说是SingleThreadEventExecutor）中包含了private volatile Thread thread，该thread变量的初始化是在new的线程第一次执行run方式时才赋值的，这种形式挺新颖的。

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Netty启动流程图如下所示：

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大致了解了Netty启动流程之后，下面就按照Netty启动流程中涉及到的源码来进行分析。

netty启动流程分为server端和client端，不同之处就是前者监听端口，对外提供服务（socket->bind->listen操作），对应类ServerBootstrap；后者主动去连接远端端口（socket->connect），对应类Bootstrap 。

server端启动流程
server端启动流程可以理解成创建ServerBootstrap实例的过程，就以下面代码为例进行分析（echo服务）：
public final class EchoServer { static final int PORT = Integer.parseInt(System.getProperty("port", "8007")); public static void main(String[] args) throws Exception { // bossGroup处理connect事件 // workerGroup处理read/write事件 EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1); EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); EchoServerHandler serverHandler = new EchoServerHandler(); try { ServerBootstrap b = new ServerBootstrap(); b.group(bossGroup, workerGroup) .channel(NIOServerSocketChannel.class) .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 100) .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO)) .childHandler(new ChannelInitializer() { @Override public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception { // 当连接建立后（register到childWorkerGroup前）初始化channel.pipeline ch.pipeline().addLast(serverHandler); } }); // Start the server. ChannelFuture f = b.bind(PORT).sync(); // Wait until the server socket is closed. f.channel().closeFuture().sync(); } finally { // Shut down all event loops to terminate all threads. bossGroup.shutdownGracefully(); workerGroup.shutdownGracefully(); } }}public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter { @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) { ctx.write(msg); } @Override public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) { ctx.flush(); } @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) { // Close the connection when an exception is raised. cause.printStackTrace(); ctx.close(); }}EventLoopGroup创建
EventLoopGroup中可能包含了多个EventLoop，EventLoop是一个Reactor模型的事件处理器，一个EventLoop对应一个线程，其内部会维护一个selector和taskQueue，负责处理客户端请求和内部任务，内部任务如ServerSocketChannel注册和ServerSocket绑定操作等。关于NioEventLoop，后续专门写一篇文章分析，这里就不再展开，只需知道个大概即可，其架构图如下：

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EventLoopGroup创建本质就是创建多个NioEventLoop，这里创建NioEventLoop就是初始化一个Reactor，包括selector和taskQueue 。主要逻辑如下：
protected MultithreadEventExecutorGroup(int nThreads, Executor executor, EventExecutorChooserFactory chooserFactory, Object... args) { // 创建NioEventLoop实例 children = new EventExecutor[nThreads]; // 初始化NioEventLoop,实际调用的是NioEventLoopGroup.newChild方法 for (int i = 0; i < nThreads; i ++) { children[i] = newChild(executor, args); } // 多个NioEventLoop中选择策略 chooser = chooserFactory.newChooser(children);}NioEventLoop(NioEventLoopGroup parent, Executor executor, SelectorProvider selectorProvider, SelectStrategy strategy, RejectedExecutionHandler rejectedExecutionHandler) { // 创建taskQueue super(parent, executor, false, DEFAULT_MAX_PENDING_TASKS, rejectedExecutionHandler); // 是不是很熟悉，java nio selector操作 provider = selectorProvider; final SelectorTuple selectorTuple = openSelector(); selector = selectorTuple.selector; unwrAppedSelector = selectorTuple.unwrappedSelector; selectStrategy = strategy;}