Java NIO 图解 Netty 服务端启动的过程

一.启动概述

了解整体Netty常用的核心组件后，并且对比了传统IO模式。在对比过程中，找到了传统IO对应Netty中是如何实现的。最后我们了解到在netty中常用的那些组件。

本文在了解下这些核心组件的前提下，进一步了解组件如何在整个服务器启动过程如何被创建，如何组件之间配合来使用。首先也是先了解下大概服务端的启动过程，并且在了解过程中我们带着自己的问题去在学习过程中探寻答案。

1.1 启动概述

1.2 启动问题

1. netty服务端启动是如何设置非阻塞模式的？
2. 服务端启动后事件是如何注册到selector上？

二.启动详述

2.1 channel 创建

还是一样首先在channel创建过程大概有哪些过程

• bind

• initAndRegister

• 默认构造函数创建channel

具体调用关系

时序图中从1,2,3步都好理解。

2.1.1 创建channelFactory

从类的反射得到channel这里是一个关键点需要说明：

图中直接使用channelFactory来实现了channel的实例化.那么就按图索骥这个channelFactory是什么时候赋值的。

图中我们一步步找到channelFactory的路径。我们再看第三步是谁调用了
channel(Class<? extends C> channelClass) 创建了channelFactory。最后发现我们在bootstrap设置channel属性的时候设置了channelFactory。

走到这里我们才真正进入知道在bootstrap设置NioServerSocketChannel。并利用NioServerSocketChannel创建。

上述步骤我们小结一下。通过设置bootstrap的Channel属性来设置服务端NioServerSocketChannel生成了channelFactory。channelFactory 来主动调用传入的class来构造channel。

2.2.2 NioServerSocketChannel默认构造函数创建Channel

从上图中我们知道该构造工厂是调用类的构造函数来进行初始化，通过代码中我们知道构造类为NioServerSocketChannel。那么就看下NioServerSocketChannel构造过程。

先上来还是看下整体步骤：

通过默认的newSocket方法创建了jdk底层的channel，然后通过Channel的配置了channel的id，对应channel底层的读写unsafe组件，channel对应的逻辑处理pipeline，
最后通过configureBlocking设置channel为非阻塞模式【回答了我们第一个问题】。
第三步：通过channelConfig设置一些tcp层面的设置

至此channel创建完成

2.2 channel 初始化

通过上面2.1 整个channel已经创建完成。第二大步在创建channel的基础上，给channel做一些属性配置。

上图设置用的属性 对应到代码中 为如下的代码

这里均为一些自己的属性和配置的设置，至此channel的创建和初始化完成。这里的配置用以客户端新建连接时进行设置。

2.3 selector 注册

还是先整体看下 整个 selector 流程，是如何将channel注册到selector上。

ps:以上代码流程需要一层层通过断点方式进行跟踪。

第一步：AbstractBootStrap register 入口

以上的步骤完成channel的创建和初始化，通过initAndRegister内部方法来实现selector挂载.

第二步：调用

io.netty.channel.MultithreadEventLoopGroup#register(io.netty.channel.Channel)

register方法中通过next方法获取下一个可以调用EventLoop来调用它的register方法

第三步：调用

io.netty.channel.SingleThreadEventLoop#register(io.netty.channel.Channel)

调动channel.unsafe.register 方法获取channel底层操作，并调用unsafe的register方法

第四步:通过调用abstract Nio Channel 将channel注册到eventLoop的selector中【第二个问题的答案】，并将当前channel作为attache与socket channel关联。

完成对应的selector 和 channel 绑定之后如果有相应的事件回调会进行事件回调操作，这里需要的话需要继承ChannelInboundHandlerAdapter中对应的方法channelRegistered， channelActive。

至此nio channel 通过java 底层的socketchannel绑定 到指定的selector ，完成selector与niochannel 的注册过程。

2.4 端口绑定

基本步骤

第一步：底层端口channel绑定

第二步：最终调用AbstractNioChannel doBeginRead方法。

激活channel 并向selector 注册 read 事件。

三 .总结

整体了解到netty服务端的启动过程。

1. 通过NioServerSocketChannel的channelFactory创建channelFactory方法

2. channelFactory 通过反射调用nioServerSocketChannel构造函数。创建channel对象

3. channel通过NioServerSocketChannelConfig将自定义的option，attr，handler设置完成。

4. abstract Nio Channel调用register方法实现selector和channel的绑定

5. 最终调用java channel 进行端口绑定并向selector 注册read事件

整体netty服务端启动完成。

作者：京东科技 陈方林

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