公司自研rpc框架借跪，底層網(wǎng)絡(luò)通信框架為netty溶握；作為it小白，有必要學(xué)習rpc框架及對應(yīng)的系統(tǒng)底層網(wǎng)絡(luò)通信框架砰左。前一篇文章初步了解nio內(nèi)容匿醒，下面開始逐步學(xué)習netty源碼內(nèi)容。

內(nèi)容參考http://www.reibang.com/p/c5068caab217?中的部分內(nèi)容缠导。

使用版本為：

Netty 服務(wù)端創(chuàng)建的時序圖廉羔，如下（摘自《Netty權(quán)威指南（第二版）》）

舉例：服務(wù)端啟動代碼：

開啟一個服務(wù)端，端口綁定在8888僻造，使用nio模式憋他，下面講下每一個步驟的處理細節(jié)

EventLoopGroup ：

? ? ? ? 是一個死循環(huán)，不停地檢測IO事件髓削，處理IO事件竹挡，執(zhí)行任務(wù)，后面詳細描述立膛；初始化用于Acceptor的主"線程池"以及用于I/O工作的從"線程池"此迅；

ServerBootstrap ：?

? ? ? ? 初始化ServerBootstrap實例， 此實例是netty服務(wù)端應(yīng)用開發(fā)的入口是服務(wù)端的一個啟動輔助類旧巾，通過給他設(shè)置一系列參數(shù)來綁定端口啟動服務(wù);

.channel(NioServerSocketChannel.class) ：

? ? ? ?指定通道channel的類型耸序，由于是服務(wù)端，故而是NioServerSocketChannel鲁猩；表示服務(wù)端啟動的是nio相關(guān)的channel坎怪，channel在netty里面是一大核心概念，可以理解為一條channel就是一個連接或者一個服務(wù)端bind動作;

b.childHandler(new NettyServerFilter())?表表示一條新的連接進來之后廓握，該怎么處理搅窿，NettyServerFilter代碼如圖中所示：

ChannelFuturef =b.bind(port).sync()??這里就是真正的啟動過程了，綁定6789端口隙券，等待服務(wù)器啟動完畢男应，才會進入下行代碼。

詳細描述：

ServerBootstrap的各個參數(shù)的配置不再描述娱仔；直接跳入到bind()方法：

逐步step：

通過端口號創(chuàng)建一個?InetSocketAddress沐飘，然后繼續(xù)step:

其中validate()方法用于驗證服務(wù)啟動需要的必要參數(shù)是否合格

如果參數(shù)合格，則調(diào)用dobind()

去掉細枝末節(jié)，讓我們專注于核心方法耐朴，其實就兩大核心一個是?initAndRegister()借卧，以及doBind0();

initAndRegister() 聯(lián)系到nio里面輪詢器的注冊，可能是把某個東西初始化好了之后注冊到selector上面去筛峭，最后bind铐刘，像是在本地綁定端口號，帶著這些猜測影晓，我們深入下去

initAndRegister()?

核心代碼如圖中紅框部分镰吵；

1. new 一個channel，

2. init這個channel挂签，即調(diào)用init(channel)初始化通道信息

3. 將這個channel register到某個對象捡遍。

后面逐一分析：

1. new 一個channel??

final Channel channel = channelFactory().newChannel();

調(diào)用channelFactory生成通道channel實例，通過serverbootstrap的channel方法來指定通道類型竹握，其實是調(diào)用基類AbstractBoostrap的channel方法画株，其內(nèi)部其實是實例化了一個產(chǎn)生指定channel類型的channelFactory。

所以啦辐，initAndRegister中的channelFactory.newChannel()方法就是生成了一個NioServerSocketChannel的實例谓传。

channel的定義，netty官方對channel的描述如下

A nexus to a network socket or a component which is capable of I/O operations such as read, write, connect, and bind

這里的channel芹关，由于是在服務(wù)啟動的時候創(chuàng)建续挟，我們可以和普通Socket編程中的ServerSocket對應(yīng)上，表示服務(wù)端綁定的時候經(jīng)過的一條流水線侥衬。這條channel是通過一個?channelFactory?new出來的诗祸，channelFactory?的接口很簡單：

就一個方法，我們查看channelFactory被賦值的地方

在這里被賦值轴总，我們層層回溯直颅，查看該函數(shù)被調(diào)用的地方，發(fā)現(xiàn)最終是在這個函數(shù)channel()中怀樟，ChannelFactory被new出

demo程序調(diào)用channel(channelClass)方法的時候功偿，傳入?yún)?shù)

將channelClass作為BootstrapChannelFactory的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建一個BootstrapChannelFactory。

最終往堡，在initAndRegister() 方法的開始階段final Channel channel = channelFactory().newChannel()械荷；初始化創(chuàng)建channel是調(diào)用的BootstrapChannelFactory.newChannel（）方法，即AbstractBootstrap類中的內(nèi)部類BootstrapChannelFactory中的newChannel();

看到clazz.newInstance() 是通過反射的方式來創(chuàng)建一個對象虑灰，而這個clazz就是我們在ServerBootstrap中傳入的NioServerSocketChannel.class

創(chuàng)建channel相當于調(diào)用默認構(gòu)造函數(shù)new出一個?NioServerSocketChannel對象

下面分析??NioServerSocketChannel的默認構(gòu)造函數(shù)：

無參構(gòu)造方法中有兩個關(guān)鍵點：

1吨瞎、使用默認的多路復(fù)用器輔助類 DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER

2、通過newSocket創(chuàng)建ServerSocketChannel

通過SelectorProvider.openServerSocketChannel()創(chuàng)建一條server端channel（后面會在AbstractNioChannel.java的構(gòu)造函數(shù)中保存為成員變量）穆咐，然后進入到以下方法颤诀，即：將newSocket生成的ServerSocketChannel對象繼續(xù)傳遞給本類中的NioServerSocketChannel(ServerSocketChannel channel)構(gòu)造方法

因為是服務(wù)端新生成的channel，第一個參數(shù)指定為null，表示沒有父channel着绊，

第二個參數(shù)指定為ServerSocketChannel，第三個參數(shù)指定ServerSocketChannel關(guān)心的事件類型為SelectionKey.OP_ACCEPT熟尉。

第一行代碼就跑到父類里面去了;?

第二行new出來一個?NioServerSocketChannelConfig归露，其頂層接口為?ChannelConfig，.

super(null, channel, SelectionKey.OP_ACCEPT);

追蹤到?NioServerSocketChannel?的父類 : AbstractNioMessageChannel.java

繼續(xù)追蹤到父類：AbstractNioChannel.java

將前面?provider.openServerSocketChannel();?創(chuàng)建出來的?ServerSocketChannel保存到成員變量ch

然后調(diào)用ch.configureBlocking(false);設(shè)置該channel為非阻塞模式

這里的?readInterestOp?即前面層層傳入的?SelectionKey.OP_ACCEPT斤儿，接下來重點分析?super(parent);(這里的parent其實是null剧包，由前面寫死傳入)；

?在AbstractNioChannel中做了下面幾件事：

1往果、繼續(xù)調(diào)用父類AbstractChannel(Channel parent)構(gòu)造方法疆液；

2、通過this.ch = ch 保存ServerSocketChannel陕贮， 因為NioServerSocketChannel是Netty封裝的對象堕油，而ServerSocketChannel是有前面默認selector_provider生成的，是java nio的肮之， 其實“this.ch = ch”可以被認為是綁定java nio服務(wù)端通道至netty對象中掉缺；

3、設(shè)置ServerSocketChannel關(guān)心的事件類型戈擒；

4眶明、設(shè)置ServerSocketChannel為非阻塞的（熟悉Java NIO的都知道如果不設(shè)置為false，啟動多路復(fù)用器會報異

父類為AbstractChannel.java; 構(gòu)造函數(shù)入切圖：

此構(gòu)造方法中筐高，主要做了三件事：

1搜囱、給channel生成一個新的id

2、通過newUnsafe初始化channel的unsafe屬性

3柑土、pipeline =new DefaultChannelPipeline(this) 初始化channel的pipeline屬性

此處：new出來三大組件蜀肘，賦值到成員變量，分別為

1? this.parent = parent; 此時傳入的是null

2? unsafe = newUnsafe();

在AbstractChannel類中稽屏，newUnsafe()是一個抽象方法

AbstractNioMessageChannel類中有newUnsafe()的實現(xiàn)

此方法返回一個NioMessageUnsafe實例對象幌缝，而NioMessageUnsafe是AbstractNioMessageChannel的內(nèi)部類

NioMessageUnsafe 只覆蓋了 父類AbstractNioUnsafe中的read方法，通過NioMessageUnsafe 及其父類的代碼便可以知道诫欠， 其實unsafe對象是真正的負責底層channel的連接/讀/寫等操作的涵卵，unsafe就好比一個底層channel操作的代理對象。

OP_ACCEPT都已經(jīng)注冊上了荒叼，當接收到新用戶連接時就會觸發(fā)unsafe.read()方法轿偎。read()會不斷調(diào)用doReadMessages()，將產(chǎn)生的readBuf逐一發(fā)送給Pipeline.fireChannelRead()去處理被廓。

unsafe內(nèi)容后續(xù)學(xué)習坏晦；

3? pipeline =new DefaultChannelPipeline(this);

初始化了HeadContext及TailContext對象。

head及tail初始化完成后，它們會相互連接昆婿。

通過上面的代碼可以得出球碉，pipeline就是一個雙向鏈表。

回到NioServerSocketChannel的構(gòu)造方法 NioServerSocketChannel(ServerSocketChannel channel)

config =newNioServerSocketChannelConfig(this, javaChannel().socket());

ioServerSocketChannelConfig是NioServerSocketChannel的內(nèi)部類

而NioServerSocketChannelConfig 又是繼承自DefaultServerSocketChannelConfig仓蛆，通過代碼分析睁冬，此config對象就是就會對底層ServerSocket一些配置設(shè)置行為的封裝。

至此NioServerSocketChannel對象應(yīng)該創(chuàng)建完成看疙。

總結(jié)：

用戶調(diào)用方法?Bootstrap.bind(port)?第一步就是通過反射的方式new一個NioServerSocketChannel對象豆拨，并且在new的過程中創(chuàng)建了一系列的核心組件，進一步研究：

1能庆、NioServerSocketChannel對象內(nèi)部綁定了Java NIO創(chuàng)建的ServerSocketChannel對象施禾；

2、Netty中搁胆，每個channel都有一個unsafe對象弥搞，此對象封裝了Java NIO底層channel的操作細節(jié)；

3渠旁、Netty中拓巧，每個channel都有一個pipeline對象，此對象就是一個雙向鏈表一死；

NioServerSocketChannel的類繼承結(jié)構(gòu)圖：

2.init這個channel

init(channel);

// 設(shè)置引導(dǎo)類配置的option

finalMap, Object> options = options0();

option：?設(shè)置通道的選項參數(shù)肛度， 對于服務(wù)端而言就是ServerSocketChannel， 客戶端而言就是SocketChannel投慈；

// 設(shè)置引導(dǎo)類配置的attr承耿，attr：?設(shè)置通道的屬性；

attrs = attrs();

1. 上圖這里先調(diào)用options0()以及attrs0()伪煤，然后將得到的options和attrs注入到channelConfig或者channel中

2. 上圖代碼第一行加袋，?獲取當前通道的pipeline，然后為 NioServerSocketChanne l綁定的 pipeline 添加 Handler抱既；

3.?將用于服務(wù)端注冊的 Handler ServerBootstrapAcceptor 添加到 ChannelPipeline 中职烧。ServerBootstrapAcceptor 為一個接入器，專門接受新請求防泵，把新的請求扔給某個事件循環(huán)器蚀之。對應(yīng)到新進來連接對應(yīng)的channel。

p.addLast()向serverChannel的流水線處理器中加入了一個?ServerBootstrapAcceptor捷泞，從名字上就可以看出來足删，這是一個接入器，專門接受新請求锁右，把新的請求扔給某個事件循環(huán)器

3.將這個channel register到某個對象

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

調(diào)用到MultithreadEventLoopGroup的register失受；

然后調(diào)用到SingleThreadEventLoop中的register方法：

關(guān)鍵是：channel().unsafe().register(this, promise);

register跳轉(zhuǎn)到AbstractUnsafe.java中的register

先將EventLoop事件循環(huán)器綁定到該NioServerSocketChannel上讶泰，然后調(diào)用?register0()

register0()方法定義了注冊到EventLoop的整體框架，整個流程如下：

(1).注冊的具體細節(jié)由doRegister()方法完成拂到，子類中實現(xiàn)痪署。

(2).注冊后將處理業(yè)務(wù)邏輯的用戶Handler添加到ChannelPipeline。fireChannelRegistered方法中實現(xiàn)兄旬。

invokeHandlerAddedIfNeeded()

(3).異步結(jié)果設(shè)置為成功狼犯，觸發(fā)Channel的Registered事件。

(4).對于服務(wù)端接受的客戶端連接辖试，如果首次注冊辜王，觸發(fā)Channel的Active事件劈狐，如果已設(shè)置autoRead罐孝，則調(diào)用read()開始讀取數(shù)據(jù)。

上面的條件isActive()?方法肥缔，?NioServerSocketChannel接受的Channel此時已被激活

在NioServerSocketChannel中重寫此方法：

最終調(diào)用到j(luò)dk中莲兢，bound初始定義為false；oldImpl 標識為false

最終isBound返回false续膳；

所以?isActive()?返回false改艇；

如果isActive返回true（例如使用舊socket導(dǎo)致oldImpl為true）此時跳入到下列方法中：

跳轉(zhuǎn)到AbstractChannelHandlerContext類中的 下列方法：

在 Outbound 事件(例如 Connect 事件)的傳輸過程中時, 我們也有類似的操作:

首先調(diào)用 findContextInbound, 從 Pipeline 的雙向鏈表中中找到第一個屬性 inbound 為真的 Context, 然后返回

調(diào)用這個 Context 的 invokeChannelActive

這個方法和 Outbound 的對應(yīng)方法(例如 invokeConnect) 如出一轍. 同 Outbound 一樣, 如果用戶沒有重寫 channelActive 方法, 那么會調(diào)用 ChannelInboundHandlerAdapter 的 channelActive 方法，channelHandler相關(guān)內(nèi)容后續(xù)學(xué)習坟岔。

isAutoRead方法默認返回true谒兄，于是進入到以下方法。

最終AbstractChannelHandlerContext中的read方法

findContextOutbound() 顧名思義, 它的作用是以當前 Context 為起點, 向 Pipeline 中的 Context 雙向鏈表的前端尋找第一個?outbound屬性為真的 Context(即關(guān)聯(lián)著 ChannelOutboundHandler 的 Context), 然后返回.

詳細分析后面學(xué)習社付。

總結(jié)承疲，netty啟動一個服務(wù)所經(jīng)過的流程

1. 設(shè)置啟動類參數(shù)，最重要的就是設(shè)置channel

2.? 創(chuàng)建server對應(yīng)的channel鸥咖，創(chuàng)建各大組件燕鸽，包括ChannelConfig,ChannelId,ChannelPipeline,ChannelHandler,Unsafe等

3.? 初始化server對應(yīng)的channel，設(shè)置一些attr啼辣，option啊研，以及設(shè)置子channel的attr，option鸥拧，給server的channel添加新channel接入器党远，并出發(fā)addHandler,register等事件：attr：?設(shè)置通道的屬性；

4.? 調(diào)用到j(luò)dk底層做端口綁定富弦，并觸發(fā)active事件麸锉，active觸發(fā)的時候，真正做服務(wù)費端口綁定.

5.?在進行服務(wù)端開發(fā)時舆声，必須通過ServerBootstrap引導(dǎo)類的channel方法來指定channel類型花沉， channel方法的調(diào)用其實就是實例化了一個用于生成此channel類型對象的工廠對象柳爽。 并且在bind調(diào)用后，會調(diào)用此工廠對象來生成一個新channel碱屁。

Pipeline初始化過程分析

inbound：?本質(zhì)上就是執(zhí)行I/O線程將從外部read到的數(shù)據(jù) 傳遞給 業(yè)務(wù)線程的一個過程磷脯。

outbound： 本質(zhì)上就是業(yè)務(wù)線程 將數(shù)據(jù) 傳遞給I/O線程， 直至發(fā)送給外部的一個過程娩脾。

過程如圖：

channel中的pipeline其實就是DefaultChannelPipeline的實例

class DefaultChannelPipelineimplements ChannelPipeline

DefaultChannelPipelineimplements 實現(xiàn)了ChannelPipeline接口赵誓；

DefaultChannelPipelineimplements構(gòu)造函數(shù)如圖所示；初始化一個pipeline柿赊，此時定義tail head俩功；

首先綁定channel對象，然后初始化頭碰声、尾上下文诡蜓，然后頭尾相互連接，形成雙向鏈表胰挑。

head是HeadContext的實例蔓罚，tail是TailContext的實例，HeadContext與TailContext都是DefaultChannelPipeline的內(nèi)部類瞻颂，它們的類繼承結(jié)構(gòu)圖如下：

HeadContext類繼承結(jié)構(gòu)圖

TailContext類繼承結(jié)構(gòu)圖

從類繼承圖我們可以看出：

1豺谈、HeadContext與TailContext都是通道的handler（中文一般叫做處理器）

2、HeadContext可以用于outbound過程的handler

3贡这、TailContext只可以用于inbound過程的handler

4茬末、HeadContext 與 TailContext 同時也是一個處理器上下文對象