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56. Netty源代码分析-服务器初始化 NioEventLoopGroup实例化

发表于：2024-10-18 作者：千家信息网编辑
千家信息网最后更新 2024年10月18日，一. 代码下载Netty代码下载和编译参考前一篇Netty文章https://blog.51cto.com/483181/2112163二. 服务器代码分析2.1 服务器代码编写一般Netty服务器端
千家信息网最后更新 2024年10月18日56. Netty源代码分析-服务器初始化 NioEventLoopGroup实例化

一. 代码下载

Netty代码下载和编译参考前一篇Netty文章
https://blog.51cto.com/483181/2112163

二. 服务器代码分析

2.1 服务器代码编写

一般Netty服务器端这样编写

    EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();   //1. 实例化NioEventLoopGroup对象        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();        try {            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap(); //2.             b.group(bossGroup, workerGroup) //3.                 .channel(NioServerSocketChannel.class)                .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 100)                .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))                .childHandler(new ChannelInitializer() {                    @Override                    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {                        ch.pipeline().addLast(new FixedLengthFrameDecoder(20));                    }                });            ChannelFuture f = b.bind(port).sync(); //4.            f.channel().closeFuture().sync();        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        } finally {            bossGroup.shutdownGracefully();            workerGroup.shutdownGracefully();        }

2.2 NioEventLoopGroup

2.2.1 NioEventLoopGroup继承关系

一步步来看，首先看第一个注释，初始化NioEventLoopGroup对象

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();   //1. 实例化NioEventLoopGroup对象

下图是NioEventLoopGroup的类继承图，包含类成员和方法，比较详细。 这个功能是IntelliJ 自带的。
右击NioEventLoopGroup类名，选择Diagrams->Show Diagram->上面有f，m的按钮，分别对应field和method。

如下：

2.2.2 NioEventLoopGroup构造函数

public NioEventLoopGroup() {        this(0);    }        public NioEventLoopGroup(int nThreads) {        this(nThreads, (Executor) null);    }public NioEventLoopGroup(int nThreads, Executor executor) {        this(nThreads, executor, SelectorProvider.provider());    }               public NioEventLoopGroup(            int nThreads, Executor executor, final SelectorProvider selectorProvider) {        this(nThreads, executor, selectorProvider, DefaultSelectStrategyFactory.INSTANCE);    }    public NioEventLoopGroup(int nThreads, Executor executor, final SelectorProvider selectorProvider,                             final SelectStrategyFactory selectStrategyFactory) {        super(nThreads, executor, selectorProvider, selectStrategyFactory, RejectedExecutionHandlers.reject());    }

我们可以看到几点

  1. NioEventLoopGroup采用的是构造函数重载的方式，以适应不同的初始化场景
  2. Executor传的是null
  3. SelectorProvider用的是SelectorProvider.provider()
  4. 然后把构造好的参数都传给父类MultithreadEventLoopGroup (继承关系可以看上图)

2.2.3 SelectorProvider.provider()

private static SelectorProvider provider = null;public static SelectorProvider provider() {        synchronized (lock) {            if (provider != null)                return provider;            return AccessController.doPrivileged(                new PrivilegedAction() {                    public SelectorProvider run() {                            if (loadProviderFromProperty())                                return provider;                            if (loadProviderAsService())                                return provider;                            provider = sun.nio.ch.DefaultSelectorProvider.create();                            return provider;                        }                    });        }    }public class DefaultSelectorProvider {    private DefaultSelectorProvider() {    }    public static SelectorProvider create() {        return new KQueueSelectorProvider();    }}public class KQueueSelectorProvider extends SelectorProviderImpl {    public KQueueSelectorProvider() {    }    public AbstractSelector openSelector() throws IOException {        return new KQueueSelectorImpl(this);    }}

这段代码我们也可以看到几点:

  1. SelectorProvider provider是一个单例,static类型
  2. SelectorProvider.provider的实现，产生了一个KQueueSelectorProvider
  3. KQueueSelectorProvider的openSelector会生成一个KQueueSelectorImpl

这个先记下来，也许后面分析会有用，继续分析MultithreadEventLoopGroup的构造函数。

2.2.4 MultithreadEventLoopGroup

protected MultithreadEventLoopGroup(int nThreads, ThreadFactory threadFactory, Object... args) {        super(nThreads == 0 ? DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS : nThreads, threadFactory, args);    }private static final int DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS;    static {        DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS = Math.max(1, SystemPropertyUtil.getInt(                "io.netty.eventLoopThreads", NettyRuntime.availableProcessors() * 2));    }

上面这段代码我们可以看到这几点：

  1. 如果我们实例化NioEventLoopGroup没有传入参数，也就是没有nThreads，那么就会采用默认的DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS
    DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS如果没有配置io.netty.eventLoopThreads的话，一般是cpu核数*2
  2. MultithreadEventLoopGroup的实例化方法是继续调用父类的初始化方法。

继续父类MultithreadEventExecutorGroup

2.2.5 MultithreadEventExecutorGroup

protected MultithreadEventExecutorGroup(int nThreads, Executor executor,                                            EventExecutorChooserFactory chooserFactory, Object... args) {        ...        children = new EventExecutor[nThreads]; //1. 实例化children数组        for (int i = 0; i < nThreads; i ++) { //2. 循环初始化children            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 {                ...            }        }        chooser = chooserFactory.newChooser(children); //3. 实例化chooser        final FutureListener terminationListener = new FutureListener() {            @Override            public void operationComplete(Future future) throws Exception {                if (terminatedChildren.incrementAndGet() == children.length) {                    terminationFuture.setSuccess(null);                }            }        };        for (EventExecutor e: children) {            e.terminationFuture().addListener(terminationListener);        }        Set childrenSet = new LinkedHashSet(children.length);        Collections.addAll(childrenSet, children);        readonlyChildren = Collections.unmodifiableSet(childrenSet);    }
上面这段代码可以从下面几个点分析：
private final EventExecutor[] children;
  1. children - EventExecutor数组，大小是nThreads，线程数目。
  2. newChild初始化
    实例类是NioEventLoopGroup.java，返回NioEventLoop对象
    protected EventLoop newChild(Executor executor, Object... args) throws Exception {    return new NioEventLoop(this, executor, (SelectorProvider) args[0],        ((SelectStrategyFactory) args[1]).newSelectStrategy(), (RejectedExecutionHandler) args[2]);}
    NioEventLoop的继承关系是这样的，继承于SingleThreadEventLoop，别忘了上面我们看到NioEventLoopGroup继承自MultithreadEventLoopGroup.(看名字是单线程和多线程的区别？)
继续看NioEventLoop的构造函数
2.2.6 NioEventLoop
NioEventLoop(NioEventLoopGroup parent, Executor executor, SelectorProvider selectorProvider,                 SelectStrategy strategy, RejectedExecutionHandler rejectedExecutionHandler) {        super(parent, executor, false, DEFAULT_MAX_PENDING_TASKS, rejectedExecutionHandler);        provider = selectorProvider;        final SelectorTuple selectorTuple = openSelector();        selector = selectorTuple.selector;        unwrappedSelector = selectorTuple.unwrappedSelector;        selectStrategy = strategy;    }private SelectorTuple openSelector() {        final Selector unwrappedSelector;        try {            unwrappedSelector = provider.openSelector();        } catch (IOException e) {            throw new ChannelException("failed to open a new selector", e);        }                if (DISABLE_KEYSET_OPTIMIZATION) {            return new SelectorTuple(unwrappedSelector);        }                ...}
从上面这段代码我们可以看出这几点
  1. NioEventLoop里面保存了SelectorProvider selectorProvider, Selector selector, unwrappedSelector(类型是KQueueSelectorImpl)
  2. selector, unwrappedSelector是通过provider.openSelector()打开的.
    根据2.3段的介绍，provider之前介绍的类型是KQueueSelectorProvider，然后它的openSelector会生成一个KQueueSelectorImpl
    所以provider.openSelector()得到是KQueueSelectorImpl，KQueueSelectorImpl的继承关系如下：
继续往回看，看MultithreadEventExecutorGroup的构造函数。
2.2.7 newChooser
EventExecutorChooserFactory.EventExecutorChooser chooser;protected MultithreadEventExecutorGroup(int nThreads, Executor executor, Object... args) {        this(nThreads, executor, DefaultEventExecutorChooserFactory.INSTANCE, args);    }chooser = chooserFactory.newChooser(children);
上面代码我们可以看到：
  1. chooserFactory的类型是DefaultEventExecutorChooserFactory，所以newChooser调用的是DefaultEventExecutorChooserFactory.newChooser方法。
    如下：
public EventExecutorChooser newChooser(EventExecutor[] executors) {        if (isPowerOfTwo(executors.length)) {            return new PowerOfTwoEventExecutorChooser(executors);        } else {            return new GenericEventExecutorChooser(executors);        }    }
  1. 传入的参数是children，也就是NioEventLoop数组
  2. DefaultEventExecutorChooserFactory INSTANCE是一个static final类型对象，也就是一种饿汉式的单例模式，如下：
public static final DefaultEventExecutorChooserFactory INSTANCE = new DefaultEventExecutorChooserFactory();
继续看newChooser的实现
2.2.8 newChooser
newChooser的代码就不贴了，上面就有，从上面代码可以看到：
  1. isPowerOfTwo是用来判断一个整数是否是2的幂，比如(2,4, 8,16,32等等)，它的实现方式如下：
private static boolean isPowerOfTwo(int val) {        return (val & -val) == val;    }private static final class PowerOfTwoEventExecutorChooser implements EventExecutorChooser {        private final AtomicInteger idx = new AtomicInteger();        private final EventExecutor[] executors;        PowerOfTwoEventExecutorChooser(EventExecutor[] executors) {            this.executors = executors;        }        @Override        public EventExecutor next() {            return executors[idx.getAndIncrement() & executors.length - 1];        }    }    private static final class GenericEventExecutorChooser implements EventExecutorChooser {        private final AtomicInteger idx = new AtomicInteger();        private final EventExecutor[] executors;        GenericEventExecutorChooser(EventExecutor[] executors) {            this.executors = executors;        }        @Override        public EventExecutor next() {            return executors[Math.abs(idx.getAndIncrement() % executors.length)];        }    }       
这种实现方法感觉比较优雅和高效，首先拿到-val，也就是val的二进制倒转，然后+1。再做&运算。
大家自己可以拿到数字举个例子，比较巧妙。后续自己写代码可以借鉴，这是读源码的一个好处，可以学习到别人很多优秀的写法。
  1. PowerOfTwoEventExecutorChooser和GenericEventExecutorChooser的不同之处在于next方法的算法不一样，作用都是从NioEventLoop数组里面选出一个NioEventLoop对象来。
但是说实话，我没有想到这两种算法有什么区别，如果谁知道，请告诉我，谢谢。
return executors[idx.getAndIncrement() & executors.length - 1];return executors[Math.abs(idx.getAndIncrement() % executors.length)];
继续往回走，MultithreadEventExecutorGroup的构造函数就基本看完了。
三. 总结
我们来总结下NioEventLoopGroup的实例化过程，可以得到以下几点。
1. NioEventLoopGroup的父类MultithreadEventExecutorGroup包含一个NioEventLoop数组children，数组的大小等于nThreads线程数目。如果没有指定，默认一般是cpu核数 x 2
2. NioEventLoopGroup和NioEventLoop一样都是继承自Executor，但是NioEventLoopGroup又包含多个NioEventLoop(children数组)，这种关系有点像android里面ViewGroup和View的关系。或者装饰者模式？
3. NioEventLoopGroup继承自MultithreadEventLoopGroup，而NioEventLoop继承自SingleThreadEventLoop，从名字看，不知道和多线程，单线程有没有关系。
4. MultithreadEventLoopGroup有个chooser，执行next方法的时候，会选择下一个NioEventLoop对象，虽然并不知道两个chooser算法有何区别。
5. NioEventLoopGroup里面重写了newChild方法，里面实例化NioEventLoop。
6. NioEventLoop里面包含了Selector，类型是KQueueSelectorImpl
SelectorProvider provider
SelectStrategy selectStrategy
SelectStrategy这个我们上面我们没有关注，其实它是NioEventLoopGroup构造函数传进去的，如下：
public NioEventLoopGroup(            int nThreads, Executor executor, final SelectorProvider selectorProvider) {        this(nThreads, executor, selectorProvider, DefaultSelectStrategyFactory.INSTANCE);    }public final class DefaultSelectStrategyFactory implements SelectStrategyFactory {    public static final SelectStrategyFactory INSTANCE = new DefaultSelectStrategyFactory();    private DefaultSelectStrategyFactory() { }    @Override    public SelectStrategy newSelectStrategy() {        return DefaultSelectStrategy.INSTANCE;    }}final class DefaultSelectStrategy implements SelectStrategy {    static final SelectStrategy INSTANCE = new DefaultSelectStrategy();    private DefaultSelectStrategy() { }    @Override    public int calculateStrategy(IntSupplier selectSupplier, boolean hasTasks) throws Exception {        return hasTasks ? selectSupplier.get() : SelectStrategy.SELECT;    }}
所以SelectStrategy的实现类是DefaultSelectStrategy.
在理清楚NioEventLoopGroup实例化的过程之后，我们下一篇继续按照源代码分析Netty服务器端的源代码。


        


        
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        代码
            实例
            方法
            函数
            对象
            数组
            类型
            线程
            分析
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