在服务器启动过程初，我们向ServerBootstrap类传入了两个线程池，一个负责处理I/O连接请求，另一个用来处理连接后的读写操作。主事件循环主要负责接收客户端连接，之后创建与客户端连接的NioSocketChannel，然后将其注册到子事件循环上面，由子事件循环负责处理子Channel的读写操作。
6.1 Accept流程
6.1.1 Accept事件的注册
向java的channel注册Accept事件发生在bind阶段(AbstractBootstrap的doBind0方法)结束的最后，bind结束后触发了Pipeline的fireChannelActive事件，经由NioServerSocketChannel的Pipeline的TailContext传播到HeadContext，最后由unsafe向线程池提交fireChannelActive任务完成Accept的注册。
// AbstractChannel.java中的AbstractUnsafe的bind()
if (!wasActive && isActive()) {
invokeLater(new Runnable() {
@Override
public void run() {
pipeline.fireChannelActive();
}
});
}
Pipeline执行fireChannelActive从HeadContext开始触发，Head执行readIfIsAutoRead方法
// DefaultChannelPipeline.java的HeadContext中
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
ctx.fireChannelActive();
readIfIsAutoRead();
}
在readIfIsAutoRead中，调用channel的read(),由于read是outbound方法，最终会调用NioServerSocketChannel的unsafe的beginRead，在里面注册Accept事件。
// NioServerSocketChannel在创建时，指定了readInterestOp
public NioServerSocketChannel(ServerSocketChannel channel) {
super(null, channel, SelectionKey.OP_ACCEPT);
config = new NioServerSocketChannelConfig(this, javaChannel().socket());
}
// AbstractNioChannel.java中的AbstractNioUnsafe类
protected void doBeginRead() throws Exception {
// Channel.read() or ChannelHandlerContext.read() was called
final SelectionKey selectionKey = this.selectionKey;
if (!selectionKey.isValid()) {
return;
}
readPending = true;
final int interestOps = selectionKey.interestOps();
if ((interestOps & readInterestOp) == 0) { // 如果没有设置
selectionKey.interestOps(interestOps | readInterestOp);
}
}
6.1.2 Accept事件的处理
在Nio的事件循环中，如果select到I/O连接或读时，最终会使用服务器的NioServerSocketChannel内部的NioMessageUnsafe的read()进行处理。
private final List<Object> readBuf = new ArrayList<Object>(); // Unsafe内部变量
read(){
try {
do {
int localRead = doReadMessages(readBuf); // accept建立建立，创建客户端Channel
if (localRead == 0) {
break;
}
if (localRead < 0) {
closed = true;
break;
}
allocHandle.incMessagesRead(localRead);
} while (allocHandle.continueReading()); // 是否还有读取的数据
} catch (Throwable t) {
exception = t;
}
// 通知Pipeline
int size = readBuf.size();
for (int i = 0; i < size; i ++) {
readPending = false;
pipeline.fireChannelRead(readBuf.get(i));
}
allocHandle.readComplete(); 重新计算缓冲池大小
pipeline.fireChannelReadComplete();
- Netty中缓冲区使用RecvByteBufAllocator和RecvByteBufAllocator.Handle来进行分配，在内存管理一节有详细说明。
- accept获得连接成功与客户端的javaChannel，然后创建NettyChannel，NioSocketChannel（初始化过程与NioServerSocketChannel类似，有channelID，unsafe和Pipeline），也会创建Config和AdaptiveRecvByteBufAllocator。
- 通知Pipeline，触发fireChannelRead，参数msg为创建的客户端通道NioSocketChannel，Head的channelRead没有实际内容，传给ServerBootstrapAcceptor，ServerBootstrapAcceptor负责将用户定义的childHandler加入到子ChannelHandler的Pipeline中。
- 最后，重新计算缓冲池大小（可能扩容或减小）
- 触发Pipeline的fireChannelReadComplete
此时，与客户端的javaChannel已经建立，并且创建了Netty的客户端NioSocketChannel，并将其注册子线程池组中，在子线程池的事件循环中，会处理read事件。
6.1.3 Accept事件处理器
在服务器启动完成后，NioServerSocketChannel的Pipeline结构如下：
Head[I/O] <--> ServerBootstrapAcceptor[IN] <--> Tail[IN]
Pipeline中的ServerBootstrapAcceptor是用来处理连接任务，其逻辑比较简单：在收到Accept后调用childHandler方法设置了ServerBootstrap的子Channel的处理器，此时会将childChannelHandler添加到子Channel中（NioSocketChannel会在连接过程中创建）；设置子Channel的配置和属性；最后将子Channel注册到子线程池组中。
// 子Channel是服务器接收到请求后创建与客户端连接的通道
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
final Channel child = (Channel) msg;
child.pipeline().addLast(childHandler); // 向子Channel添加子处理器
// 设置子Channel的配置和属性
for (Entry<ChannelOption<?>, Object> e: childOptions) {
try {
if (!child.config().setOption((ChannelOption<Object>) e.getKey(), e.getValue())) {
logger.warn("Unknown channel option: " + e);
}
} catch (Throwable t) {
logger.warn("Failed to set a channel option: " + child, t);
}
}
for (Entry<AttributeKey<?>, Object> e: childAttrs) {
child.attr((AttributeKey<Object>) e.getKey()).set(e.getValue());
}
try {// 将子Channel注册到子线程池组这
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);
}
}
6.2 read
在与客户端建立连接时，会创建客户端通道NioSocKetChannel，并注册到子事件循环组中，由其不断select()查询就绪的I/O，然后再针对I/O进行处理。处理读操作的是NioSocketChannel的unsafe，由NioSocketChannelUnsafe实现，read()在AbstractNioByteChannel$NioByteUnsafe中。其主要的过程比较简单：
- 子Channel的创建过程中，其ChannelConfig会创建ByteBufAllocator，用于分配内存，默认的分配器为PooledByteBufAllocator；内存分配的过程比较复杂，在内存管理一节介绍；RecvByteBufAllocator用于计算缓冲区的大小；通过这两个对象，可以获取缓冲区byteBuf = allocHandle.allocate(allocator);
- doReadBytes(byteBuf)中，每次从javaChannel中读取数据；之后通知pipeline触发fireChannelRead(byteBuf)；结束后判断是否还有未读取的数据，如果有则继续循环读取。
- 最后，allocHandle.readComplete();重新计算缓冲区大小并通知pipeline触发fireChannelReadComplete();
do {
byteBuf = allocHandle.allocate(allocator);
allocHandle.lastBytesRead(doReadBytes(byteBuf));
if (allocHandle.lastBytesRead() <= 0) {
byteBuf.release();
byteBuf = null;
close = allocHandle.lastBytesRead() < 0;
break;
}
allocHandle.incMessagesRead(1);
readPending = false;
pipeline.fireChannelRead(byteBuf);
byteBuf = null;
} while (allocHandle.continueReading());
allocHandle.readComplete();
pipeline.fireChannelReadComplete();
if (close) {
closeOnRead(pipeline);
}
6.3 write
在Netty使用过程中，一般会在业务逻辑的ChannelInboundHandlerAdapter的channelRead中，调用ctx.write();和ctx.flush()向客户端发送数据。写入的逻辑比较简单：
- 查找下一个Outbound的Handler，中间可能有一些业务逻辑Handler，最终处理write的是HeadContext，如果需要flush则调用invokeWriteAndFlush，否则调用invokeWrite
- invokeWrite会调用unsafe的write(msg, promise); 将其加入到outboundBuffer中，这里不会flush通过网络发送；
- flush()方法，调用unsafe的flush();最终通过javaChannel写入网络；
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