Netty源码分析第二章: NioEventLoop
概述:
通过上一章的学习, 我们了解了Server启动的大致流程, 有很多组件与模块并没有细讲, 从这个章开始, 我们开始详细剖析netty的各个组件, 并结合启动流程, 将这些组件的使用场景及流程进行一个详细的说明
这一章主要学习NioEventLoop相关的知识, 何为NioEventLoop? NioEventLoop是netty的一个线程, 在上一节我们创建两个NioEventLoopGroup:
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
这里创建了两个group, 我们提过这是boss线程组和worker线程组, 其实这两个线程组就相当于两个NioEventLoop的集合, 默认每个NioEventLoopGroup创建时, 如果不传入线程数, 会创建cpu核数*2个NioEventLoop线程, 其中boss线程通过轮询处理Server的accept事件, 而完成accept事件之后, 就会创建客户端channel, 通过一定的策略, 分发到worker线程进行处理, 而worker线程, 则主要用于处理客户端的读写事件
除了轮询事件, EventLoop线程还维护了两个队列, 一个是延迟任务队列, 另一个是普通任务队列, 在进行事件轮询的同时, 如果队列中有任务需要执行则会去执行队列中的任务
一个NioEventLoop绑定一个selector用于处理多个客户端channel, 但是一个客户端channel只能被一个NioEventLoop处理, 具体关系如图2-0-1所示:
2-0-1
图中我们看到, 一个NioEventLoopGroup下有多个NioEventLoop线程, 而一个线程可以处理多个channel, 其中有个叫pipeline和handler的东西, 同学们可能比较陌生, 这是netty的事件传输机制, 每个pipeline和channel唯一绑定, 这里只需要稍作了解, 之后章节会带大家详细剖析
了解了这些概念, 我们继续以小节的形式对NioEventLoop进行剖析
第一节: NioEventLoopGroup之创建线程执行器
首先回到第一章最开始的demo, 我们最初创建了两个线程组:
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
这里, 我们跟随创建EventLoopGroup的构造方法, 来继续学习NioEventLoopGroup的创建过程
以workerGroup为例我们跟进其构造方法:
public NioEventLoopGroup() {
this(0);
}
继续跟进this(0):
public NioEventLoopGroup(int nThreads) {
this(nThreads, (Executor) null);
}
这里的nThreads就是刚传入的0, 继续跟进:
public NioEventLoopGroup(int nThreads, Executor executor) {
this(nThreads, executor, SelectorProvider.provider());
}
这里nThreads仍然为0, executor为null, 这个execute是用于开启NioEventLoop线程所需要的线程执行器, SelectorProvider.provider()是用于创建selector, 这个之后会讲到
我们一直跟到构造方法最后:
public NioEventLoopGroup(int nThreads, Executor executor, EventExecutorChooserFactory chooserFactory,
final SelectorProvider selectorProvider,
final SelectStrategyFactory selectStrategyFactory,
final RejectedExecutionHandler rejectedExecutionHandler) {
super(nThreads, executor, chooserFactory, selectorProvider, selectStrategyFactory, rejectedExecutionHandler);
}
这里调用了父类的构造方法
跟进super, 进入了其父类MultithreadEventExecutorGroup的构造方法中:
protected MultithreadEventLoopGroup(int nThreads, Executor executor, EventExecutorChooserFactory chooserFactory,
Object... args) {
super(nThreads == 0 ? DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS : nThreads, executor, chooserFactory, args);
}
这里我们看到, 如果传入的线程数量参数为0, 则会给一个默认值, 这个默认值就是两倍的CPU核数, chooserFactory是用于创建线程选择器, 之后会讲到, 继续跟代码之后, 我们就看到了创建NioEventLoop的真正逻辑, 在MultithreadEventExecutorGroup类的构造方法中
跟到MultithreadEventExecutorGroup类的构造方法:
protected MultithreadEventExecutorGroup(int nThreads, Executor executor,
EventExecutorChooserFactory chooserFactory, Object... args) {
//代码省略
if (executor == null) {
//创建一个新的线程执行器(1)
executor = new ThreadPerTaskExecutor(newDefaultThreadFactory());
}
//构造NioEventLoop(2)
children = new EventExecutor[nThreads];
for (int i = 0; i < nThreads; i ++) {
boolean success = false;
try {
children[i] = newChild(executor, args);
success = true;
} catch (Exception e) {
throw new IllegalStateException("failed to create a child event loop", e);
} finally {
//代码省略
}
}
//创建线程选择器(3)
chooser = chooserFactory.newChooser(children);
//代码省略
}
这边将代码主要分为三个步骤:
1.创建线程执行器
2.创建EventLoop
3.创建线程选择器
这一小节我们主要剖析第1步, 创建线程执行器:
这里有个new DefaultThreadFactory()创建一个DefaultThreadFactory对象, 这个对象作为参数传入ThreadPerTaskExecutor的构造函数, DefaultThreadFactory顾名思义, 是一个线程工厂, 用于创建线程的, 简单看下这个类的继承关系:
public class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory{//类体}
这里继承了jdk底层ThreadFactory类, 用于创建线程
我们继续跟进该类的构造方法:
protected ThreadFactory newDefaultThreadFactory() {
return new DefaultThreadFactory(getClass());
}
其中getClass()就是当前类的class对象, 而当前类是NioEventLoopGroup
继续跟进到DefaultThreadFactory的构造方法中:
public DefaultThreadFactory(Class<?> poolType) {
this(poolType, false, Thread.NORM_PRIORITY);
}
poolType是NioEventLoop的class对象, Thread.NORM_PRIORITY是设置默认的优先级为5
继续跟构造方法:
public DefaultThreadFactory(Class<?> poolType, boolean daemon, int priority) {
this(toPoolName(poolType), daemon, priority);
}
这里的toPoolName(poolType)是将线程组命名, 这里返回后结果是"nioEventLoopGroup"(开n头小写), daemon为false, priority为5
继续跟构造方法:
public DefaultThreadFactory(String poolName, boolean daemon, int priority) {
this(poolName, daemon, priority, System.getSecurityManager() == null ?
Thread.currentThread().getThreadGroup() : System.getSecurityManager().getThreadGroup());
}
System.getSecurityManager() == null ? Thread.currentThread().getThreadGroup() : System.getSecurityManager().getThreadGroup() 这段代码是通过三目运算创建jdk底层的线程组
继续跟this():
public DefaultThreadFactory(String poolName, boolean daemon, int priority, ThreadGroup threadGroup) {
//省略验证代码
//线程名字前缀
prefix = poolName + '-' + poolId.incrementAndGet() + '-';
this.daemon = daemon;
//优先级
this.priority = priority;
//初始化线程组
this.threadGroup = threadGroup;
}
这里初始化了DefaultThreadFactory的属性, prefix为poolName(也就是nioEventLoopGroup)+'-'+线程组id(原子自增)+'-'
以及初始化了优先级和jdk底层的线程组等属性
回到最初MultithreadEventExecutorGroup类的构造方法中, 我们看继续看第一步:
//创建一个新的线程执行器(1)
executor = new ThreadPerTaskExecutor(newDefaultThreadFactory());
我们继续跟进ThreadPerTaskExecutor的类中:
public final class ThreadPerTaskExecutor implements Executor {
private final ThreadFactory threadFactory;
public ThreadPerTaskExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
if (threadFactory == null) {
throw new NullPointerException("threadFactory");
}
this.threadFactory = threadFactory;
}
@Override
public void execute(Runnable command) {
//起一个线程
threadFactory.newThread(command).start();
}
}
我们发现这个类非常简单, 继承了jdk的Executor类, 从继承关系中我就能猜想到, 而这个类就是用于开启线程的线程执行器
构造方法传入ThreadFactory类型的参数, 这个ThreadFactory就是我们刚才剖析的DefaultThreadFactory, 这个类继承了ThreadFactory, 所以在构造方法中初始化了ThreadFactory类型的属性
我们再看重写的 execute(Runnable command) 方法, 传入一个任务, 然后由threadFactory对象创建一个线程执行该任务
这个execute(Runnable command)方法, 其实就是用开开启NioEventLoop线程用的, 那么NioEventLoop什么时候开启的, 后面章节会进行剖析
这样, 通过 executor = new ThreadPerTaskExecutor(newDefaultThreadFactory()) 这种方式就返回了一个线程执行器Executor, 用于开启NioEventLoop线程
下一节: NioEventLoopGroup之NioEventLoop的创建