• Netty 源码解析(二):Netty 的 Channel


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    接下来的时间灯塔君持续更新Netty系列一共九篇

    Netty源码解析(一):开始

    当前:Netty 源码解析(二): Netty 的 Channel

    Netty 源码解析(三): Netty 的 Future 和 Promise

    Netty 源码解析(四): Netty 的 ChannelPipeline

    Netty 源码解析(五): Netty 的线程池分析

    Netty 源码解析(六): Channel 的 register 操作

    Netty 源码解析(七): NioEventLoop 工作流程

    Netty 源码解析(八): 回到 Channel 的 register 操作

    Netty 源码解析(九): connect 过程和 bind 过程分析

    今天呢!灯塔君跟大家讲:  

    Netty 的 Channel

    这节我们来看看 NioSocketChannel 是怎么和 JDK 底层的 SocketChannel 联系在一起的,它们是一对一的关系。NioServerSocketChannel 和 ServerSocketChannel 同理,也是一对一的关系。

    在 Bootstrap(客户端) 和 ServerBootstrap(服务端) 的启动过程中都会调用 channel(…) 方法:

    下面,我们来看 channel(…) 方法的源码:

    1// AbstractBootstrap
    2public B channel(Class<? extends C> channelClass) {
    3    if (channelClass == null) {
    4        throw new NullPointerException("channelClass");
    5    }
    6    return channelFactory(new ReflectiveChannelFactory<C>(channelClass));
    7}

    我们可以看到,这个方法只是设置了 channelFactory 为 ReflectiveChannelFactory 的一个实例,然后我们看下这里的 ReflectiveChannelFactory 到底是什么:

    newChannel() 方法是 ChannelFactory 接口中的唯一方法,工厂模式大家都很熟悉。我们可以看到,ReflectiveChannelFactory#newChannel() 方法中使用了反射调用 Channel 的无参构造方法来创建 Channel,我们只要知道,ChannelFactory 的 newChannel() 方法什么时候会被调用就可以了。

    • 对于NioSocketChannel,由于它充当客户端的功能,它的创建时机在 connect(…) 的时候;
    • 对于NioServerSocketChannel来说,它充当服务端功能,它的创建时机在绑定端口bind(…)的时候。

    接下来,我们来简单追踪下充当客户端的Bootstrap中NioSocketChannel的创建过程,看看NioSocketChannel是怎么和JDK 中的SocketChannel关联在一起的:

    1// Bootstrap
    2public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort) {
    3    return connect(InetSocketAddress.createUnresolved(inetHost, inetPort));
    4}

    然后再往里看到这个方法:

    1public ChannelFuture connect(SocketAddress remoteAddress) {
    2    if (remoteAddress == null) {
    3        throw new NullPointerException("remoteAddress");
    4    // validate 只是校验一下各个参数是不是正确设置了
    5    validate();
    6    return doResolveAndConnect(remoteAddress, config.localAddress());
    7}

    继续:

    1// 再往里就到这里了2private ChannelFuture doResolveAndConnect(final SocketAddress remoteAddress, final SocketAddress localAddress) {
    3    // 我们要说的部分在这里
    4    final ChannelFuture regFuture = initAndRegister();
    5    final Channel channel = regFuture.channel();
    6    ......
    7}

    然后,我们看initAndRegister()方法:

     1final ChannelFuture initAndRegister() {
     2    Channel channel = null;
     3    try {
     4        // 前面我们说过,这里会进行 Channel 的实例化
     5        channel = channelFactory.newChannel();
     6        init(channel);
     7    } catch (Throwable t) {
     8        ...
     9    }
    10    ...
    11    return regFuture;
    12}

    我们找到了channel = channelFactory.newChannel()这行代码,根据前面说的,这里会调用相应Channel的无参构造方法。

    然后我们就可以去看NioSocketChannel的构造方法了:

    1public NioSocketChannel() {
    2    // SelectorProvider 实例用于创建 JDK 的 SocketChannel 实例
    3    this(DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER);
    4}
    5
    6public NioSocketChannel(SelectorProvider provider) {
    7    // 看这里,newSocket(provider) 方法会创建 JDK 的 SocketChannel
    8    this(newSocket(provider));
    9}

    我们可以看到,在调用 newSocket(provider) 的时候,会创建JDK NIO的一个 SocketChannel实例:

    1private static SocketChannel newSocket(SelectorProvider provider) {
    2    try {
    3        // 创建 SocketChannel 实例
    4        return provider.openSocketChannel();
    5    } catch (IOException e) {
    6        throw new ChannelException("Failed to open a socket.", e);
    7    }
    8}

    NioServerSocketChannel同理,也非常简单,从ServerBootstrap#bind(...)方法一路点进去就清楚了。

    所以我们知道了,NioSocketChannel 在实例化过程中,会先实例化JDK底层的 SocketChannel,NioServerSocketChannel 也一样,会先实例化 ServerSocketChannel 实例:

    说到这里,我们顺便再继续往里看一下NioSocketChannel的构造方法:

    1public NioSocketChannel(SelectorProvider provider) {
    2    this(newSocket(provider));
    3}

    刚才我们看到这里newSocket(provider)创建了底层的SocketChannel 实例我们继续往下看构造方法:

    1public NioSocketChannel(Channel parent, SocketChannel socket) {
    2    super(parent, socket);
    3    config = new NioSocketChannelConfig(this, socket.socket());
    4}

    上面有两行代码,第二行代码很简单,实例化了内部的 NioSocketChannelConfig 实例,它用于保存channel的配置信息,这里没有我们现在需要关心的内容,直接跳过。

    第一行调用父类构造器,除了设置属性外,还设置了SocketChannel的非阻塞模式:

     1protected AbstractNioByteChannel(Channel parent, SelectableChannel ch) {
     2    // 毫无疑问,客户端关心的是 OP_READ 事件,等待读取服务端返回数据
     3    super(parent, ch, SelectionKey.OP_READ);
     4}
     5
     6// 然后是到这里
     7protected AbstractNioChannel(Channel parent, SelectableChannel ch, int readInterestOp) {
     8    super(parent);
     9    this.ch = ch;
    10    // 我们看到这里只是保存了 SelectionKey.OP_READ 这个信息,在后面的时候会用到
    11    this.readInterestOp = readInterestOp;
    12    try {
    13        // ******设置 channel 的非阻塞模式******
    14        ch.configureBlocking(false);
    15    } catch (IOException e) {
    16        ......
    17    }
    18}

    NioServerSocketChannel的构造方法类似,也设置了非阻塞,然后设置服务端关心的SelectionKey.OP_ACCEPT事件:

    1public NioServerSocketChannel(ServerSocketChannel channel) {
    2    // 对于服务端来说,关心的是 SelectionKey.OP_ACCEPT 事件,等待客户端连接
    3    super(null, channel, SelectionKey.OP_ACCEPT);
    4    config = new NioServerSocketChannelConfig(this, javaChannel().socket());
    5}

    这节关于Channel的内容我们先介绍这么多,主要就是实例化了JDK层的SocketChannel或ServerSocketChannel,然后设置了非阻塞模式,我们后面再继续深入下去。

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