Netty源码分析第二章: NioEventLoop
第六节: 执行select操作
分析完了selector的创建和优化的过程, 这一小节分析select相关操作
跟到跟到select操作的入口,NioEventLoop的run方法:
protected void run() {
for (;;) {
try {
switch (selectStrategy.calculateStrategy(selectNowSupplier, hasTasks())) {
case SelectStrategy.CONTINUE:
continue;
case SelectStrategy.SELECT:
//轮询io事件(1)
select(wakenUp.getAndSet(false));
if (wakenUp.get()) {
selector.wakeup();
}
default:
}
cancelledKeys = 0;
needsToSelectAgain = false;
//默认是50
final int ioRatio = this.ioRatio;
if (ioRatio == 100) {
try {
processSelectedKeys();
} finally {
runAllTasks();
}
} else {
//记录下开始时间
final long ioStartTime = System.nanoTime();
try {
//处理轮询到的key(2)
processSelectedKeys();
} finally {
//计算耗时
final long ioTime = System.nanoTime() - ioStartTime;
//执行task(3)
runAllTasks(ioTime * (100 - ioRatio) / ioRatio);
}
}
} catch (Throwable t) {
handleLoopException(t);
}
//代码省略
}
}
代码比较长, 其实主要分为三部分:
1. 轮询io事件
2. 处理轮询到的key
3. 执行task
这一小节, 主要剖析第一部分, 轮询io事件
首先switch块中默认会走到SelectStrategy.SELECT中, 执行select(wakenUp.getAndSet(false))方法
参数wakenUp.getAndSet(false)代表当前select操作是未唤醒状态
进入到select(wakenUp.getAndSet(false))方法中:
private void select(boolean oldWakenUp) throws IOException {
Selector selector = this.selector;
try {
int selectCnt = 0;
//当前系统的纳秒数
long currentTimeNanos = System.nanoTime();
//截止时间=当前时间+队列第一个任务剩余执行时间
long selectDeadLineNanos = currentTimeNanos + delayNanos(currentTimeNanos);
for (;;) {
//阻塞时间(毫秒)=(截止时间-当前时间+0.5毫秒)
long timeoutMillis = (selectDeadLineNanos - currentTimeNanos + 500000L) / 1000000L;
if (timeoutMillis <= 0) {
if (selectCnt == 0) {
selector.selectNow();
selectCnt = 1;
}
break;
}
if (hasTasks() && wakenUp.compareAndSet(false, true)) {
selector.selectNow();
selectCnt = 1;
break;
}
//进行阻塞式的select操作
int selectedKeys = selector.select(timeoutMillis);
//轮询次数
selectCnt ++;
//如果轮询到一个事件(selectedKeys != 0), 或者当前select操作需要唤醒(oldWakenUp),
//或者在执行select操作时已经被外部线程唤醒(wakenUp.get()),
//或者任务队列已经有任务(hasTask), 或者定时任务队列中有任务(hasScheduledTasks())
if (selectedKeys != 0 || oldWakenUp || wakenUp.get() || hasTasks() || hasScheduledTasks()) {
break;
}
//省略
//记录下当前时间
long time = System.nanoTime();
//当前时间-开始时间>=超时时间(条件成立, 执行过一次select操作, 条件不成立, 有可能发生空轮询)
if (time - TimeUnit.MILLISECONDS.toNanos(timeoutMillis) >= currentTimeNanos) {
//代表已经进行了一次阻塞式select操作, 操作次数重置为1
selectCnt = 1;
} else if (SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD > 0 && selectCnt >= SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD) {
//省略日志代码
//如果空轮询的次数大于一个阈值(512), 解决空轮询的bug
rebuildSelector();
selector = this.selector;
selector.selectNow();
selectCnt = 1;
break;
}
currentTimeNanos = time;
}
//代码省略
} catch (CancelledKeyException e) {
//省略
}
}
首先通过 long currentTimeNanos = System.nanoTime() 获取系统的纳秒数
继续往下看:
long selectDeadLineNanos = currentTimeNanos + delayNanos(currentTimeNanos)；
delayNanos(currentTimeNanos)代表距定时任务中第一个任务剩余多长时间, 这个时间+当前时间代表这次操作不能超过的时间, 因为超过之后定时任务不能严格按照预定时间执行, 其中定时任务队列是已经按照执行时间有小到大排列好的队列, 所以第一个任务则是最近需要执行的任务, selectDeadLineNanos就代表了当前操作不能超过的时间
然后就进入到了无限for循环
for循环中我们关注:
long timeoutMillis = (selectDeadLineNanos - currentTimeNanos + 500000L) / 1000000L
selectDeadLineNanos - currentTimeNanos+500000L 代表截止时间-当前时间+0.5毫秒的调整时间, 除以1000000表示将计算的时间转化为毫秒数
最后算出的时间就是selector操作的阻塞时间, 并赋值到局部变量的timeoutMillis中
后面有个判断 if(imeoutMillis<0) , 代表当前时间已经超过了最后截止时间+0.5毫秒, selectCnt == 0 代表没有进行select操作, 满足这两个条件, 则执行selectNow()之后, 将selectCnt赋值为1之后跳出循环
如果没超过截止时间, 就进行了 if(hasTasks() && wakenUp.compareAndSet(false, true)) 判断
这里我们关注hasTasks()方法, 这里是判断当前NioEventLoop所绑定的taskQueue是否有任务, 如果有任务, 则执行selectNow()之后, 将selectCnt赋值为1之后跳出循环(跳出循环之后去执行任务队列中的任务)
hasTasks()方法可以自己跟一下, 非常简单
如果没有满足上述条件, 就会执行 int selectedKeys = selector.select(timeoutMillis) 进行阻塞式轮询, 并且自增轮询次数, 而后会进行如下判断:
if (selectedKeys != 0 || oldWakenUp || wakenUp.get() || hasTasks() || hasScheduledTasks()) {
break;
}
selectedKeys != 0代表已经有轮询到的事件, oldWakenUp代表当前select操作是否需要唤醒, wakenUp.get()说明已经被外部线程唤醒, hasTasks()代表任务队列是否有任务, hasScheduledTasks()代表定时任务队列是否任务, 满足条件之一, 就跳出循环
long time = System.nanoTime() 记录了当前的时间, 之后有个判断:
if (time - TimeUnit.MILLISECONDS.toNanos(timeoutMillis) >= currentTimeNanos) 这里的意思是当前时间-阻塞时间>方法开始执行的时间, 这里说明已经完整的执行完成了一个阻塞的select()操作, 将selectCnt设置成1
如果此条件不成立, 说明没有完整执行select()操作, 可能触发了一次空轮询, 根据前一个selectCnt++这步我们知道, 每触发一次空轮询selectCnt都会自增
之后会进入第二个判断 SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD > 0 && selectCnt >= SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD
其中SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD默认是512, 这个判断意思就是空轮询的次数如果超过512次, 则会认为是发生了epoll bug, 这样会通过rebuildSelector()方法重新构建selector, 然后将重新构建的selector赋值到局部变量selector, 执行一次selectNow(), 将selectCnt初始化1, 跳出循环
rebuildSelector()方法中, 看netty是如何解决epoll bug的:
public void rebuildSelector() {
//是否是由其他线程发起的
if (!inEventLoop()) {
//如果是其他线程发起的, 将rebuildSelector()封装成任务队列, 由NioEventLoop进行调用
execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
rebuildSelector();
}
});
return;
}
final Selector oldSelector = selector;
final Selector newSelector;
if (oldSelector == null) {
return;
}
try {
//重新创建一个select
newSelector = openSelector();
} catch (Exception e) {
logger.warn("Failed to create a new Selector.", e);
return;
}
int nChannels = 0;
for (;;) {
try {
//拿到旧select中所有的key
for (SelectionKey key: oldSelector.keys()) {
Object a = key.attachment();
try {
Object a = key.attachment();
//代码省略
//获取key注册的事件
int interestOps = key.interestOps();
//将key注册的事件取消
key.cancel();
//注册到重新创建的新的selector中
SelectionKey newKey = key.channel().register(newSelector, interestOps, a);
//如果channel是NioChannel
if (a instanceof AbstractNioChannel) {
//重新赋值
((AbstractNioChannel) a).selectionKey = newKey;
}
nChannels ++;
} catch (Exception e) {
//代码省略
}
}
} catch (ConcurrentModificationException e) {
continue;
}
break;
}
selector = newSelector;
//代码省略
}
首先会判断是不是当前NioEventLoop线程执行的, 如果不是, 则将构建方法封装成task由当前NioEventLoop执行
final Selector oldSelector = selector 表示拿到旧的selector
然后通过 newSelector = openSelector() 创建新的selector
通过for循环遍历所有注册在selector中的key
Object a = key.attachment() 是获取channel, 第一章讲过, 在注册时, 将自身作为属性绑定在key上
for循环体中, 通过 int interestOps = key.interestOps() 获取其注册的事件
key.cancel()将注册的事件进行取消
SelectionKey newKey = key.channel().register(newSelector, interestOps, a) 将channel以及注册的事件注册在新的selector中
if (a instanceof AbstractNioChannel) 判断是不是NioChannel
如果是NioChannel, 则通过 ((AbstractNioChannel) a).selectionKey = newKey 将自身的属性selectionKey赋值为新返回的key
selector = newSelector 将自身NioEventLoop属性selector赋值为新创建的newSelector
至此, 就是netty解决epoll bug的步骤, 其实就是创建一个新的selector, 将旧selector中注册的channel和事件重新注册到新的selector中, 然后将自身selector属性替换成新创建的selector