Netty之线程唤醒wakeup [续]

在之前的Netty之线程唤醒wakeup文章中, 介绍了如何唤醒Netty中的监听线程. 接下来我们通过部分源码,结合一些命令和实验,看一下它的实现.

// WakeUp.java
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.net.ServerSocket;

public class WakeUp {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        
        // 底层创建管道Pipe和Epoll
        final Selector selector = Selector.open();
        // 创建用于监听的socket
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        ServerSocket socket = serverSocketChannel.socket();

        socket.bind(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080), 64);
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    System.out.print("Thread[" + Thread.currentThread().getName() + "]invoke select\r\n");
                    // 线程阻塞在这里
                    int readyChannels = selector.select();
                } catch (Exception x) {
                    x.printStackTrace();
                }
                System.out.print("Success...\r\n");
            }
        }.start();
    }
}

我们先看第一句话

Selector selector = Selector.open();

这句话是要创建一个Selector,在Linux系统下,是在EpollSelectorImpl.java文件中.

image.png image.png

我们可以理解成

Selector selector = new EPollSelectorImpl(sp);

image.png

通过makePipe(false)方法创建了一个管道,管道的一端通过int fd0表示, 管道另一端通过int fd1表示 .

管道从一端写数据,从另一端读数据 . 管道属于半双工通信 .

接下来就是创建epoll相关的信息.

image.png

关于epoll等相关的多路复用知识读者朋友自行了解

接下来就是把管道的一端添加到epoll的红黑树上,交由epoll监管.

image.png

把fd0添加到epoll中管理,这样当我们向fd1写数据的时候,epoll发现fd0有数据可以读取了(数据是从fd1流向fd0),于是就把与epoll对应的那个线程给唤醒了(后面有图片,可以形象一些).

当我们执行上面的Java程序时,通过查看进程的文件描述符,就可以很明显的看到这个管道

image.png

8号文件描述符用于监听客户端的连接.

image.png

5和8号文件描述符添加到epoll中,交由epoll管理它们.

image.png

总结一下,创建一个epoll套接字用于管理其他文件描述符. 创建一个管道,其中管道的一端(5号套接字)交给epoll管理, 8号服务端套接字也交给epoll管理. 效果如下图

image.png

7号epoll套接字管理着5号和8号, 即便此时客户端还没有连接到8号监听套接字,此时IO线程阻塞住了,我们依然可以通过6号管道一端写数据,然后epoll监听到5号管道有数据到来,于是乎就可以把IO线程给唤醒 . 至于向6号管道写什么数据,不是那么重要,比如下面的视频,我们向6号管道写了一个1,甚至我们什么多不写都可以,依然可以唤醒阻塞的IO线程.

image.png

做了一个简短演示视频, 视频地址

视频中,通过echo命令给管道的一端写入数据,那么epoll’发现’管道的另一端有数据到来,于是从阻塞状态’醒来’.

以上是在Linux平台下,唤醒select线程是通过管道的方式,而在Windows平台,却不是通过管道的方式.

我们把上面的Java代码在Windows平台编译并运行它

image.png

通过TCPView工具查看

image.png

我们发现,在进程内有一对TCP连接,那么这对TCP连接就是类似上面说的管道的作用,用来唤醒阻塞在select方法的线程. 我们可以通过关闭某个TCP连接,看一下阻塞在select方法的线程是否会被唤醒.

image.png image.png

做了一个简短演示视频, 视频地址
视频中,通过关闭某个TCP连接,向对端的TCP发送数据,那么epoll'发现'TCP的另一端被关闭,于是从阻塞状态'醒来'.

image.png

本篇主要讲解在Linux平台和Windows平台, 被阻塞在select方法的IO线程是通过什么手段被唤醒的.在Linux平台是通过管道的方式, 而在Windows平台是通过TCP连接的方式.