NioServerSocketChannel的注冊源碼解析
有道無術(shù)，術(shù)尚可求也！有術(shù)無道，止于術(shù)！
我們上一章分析了Netty中NioServerSocketChaennl的創(chuàng)建于初始化，本章節(jié)將繼續(xù)分析NioServerSocketChannel的分析，NioServerSocketChannel是Netty官方封裝的一個通道對象，旨用來代替或者包裝JDK原生的SocketChannel對象，那么他是如何講NioServerSocketChannel于JDK的NIO相關(guān)代碼關(guān)聯(lián)起來的呢？
一、源碼入口尋找
我們上一節(jié)課主要分析的源碼方法是initAndRegister方法，其實從名字可以看出來，這里是做通道的初始化于注冊的，我們繼續(xù)回到這個方法,該方法的尋找，參照上一章節(jié)：
AbstractBootstrap#initAndRegister
我們跳過上節(jié)課已經(jīng)分析的代碼，直接來到注冊相關(guān)的邏輯：
ChannelFuture regFuture = config().group().register(channel);
我們逐個方法進行分析：
config()
現(xiàn)在我們創(chuàng)建的ServerBootstrap，所以為什么選這個我就不多說了：
private final ServerBootstrapConfig config = new ServerBootstrapConfig(this);
我們可以看到，他返回的是這個對象，該對象是再創(chuàng)建ServerBootstrap的時候自動創(chuàng)建的，我們看，他構(gòu)造方法里面穿了一個this,證明他持有一個ServerBootstrap的引用，這代表著他可以通過這個對象，獲取ServerBootstrap內(nèi)所有的屬性和方法！獲取到這個類之后干嘛了呢？
config().group()
估計大家很多都已經(jīng)猜出來了，我們直接點進group里面去驗證一下：
@SuppressWarnings("deprecation")
public final EventLoopGroup group() {
return bootstrap.group();
}
該代碼是獲取到了我們再構(gòu)建ServerBootstrap的時候設(shè)置的bossGroup對象，有興趣的可以追一下，這里比較簡單就不做太多的闡述了，我們繼續(xù)回到主線，
config().group().register(channel);
我們通過上述代碼的分析，知道了group方法返回的是NioEventLoopGroup，我們進入到register方法：
我們發(fā)現(xiàn)這里并沒有NioEventLoopGroup，但是通過前幾章我們的學習，我們知道NioEventLoopGroup是MultithreadEventLoopGroup的子類，所以我們子類沒有往父類找，我們進入到MultithreadEventLoopGroup源碼里面：
@Override
public ChannelFuture register(Channel channel) {
//一般來說這里獲取的NioEventLoop 他有繼承與 SingleThreadEventLoop
return next().register(channel);
}
在這里，我們看到了一個我們前面分析過得代碼，next()，他調(diào)用的是chooser.next();, chooser是我們在構(gòu)建NioEventLoopGroup的時候創(chuàng)建的一個執(zhí)行器的選擇器，next方法的功能是輪訓的返回一個線程執(zhí)行器：NioEventLoop！記不太清的同學可以回頭看NioEventLoopGroup初始化源碼解析的那一章代碼！
現(xiàn)在我們根據(jù)前幾章的基礎(chǔ)，我們知道了next()方法返回的是一個NioEventLoop類，我們進入到register()方法查看：
但是，我們發(fā)現(xiàn)NioEventLoop相關(guān)的實現(xiàn)，但是我們根據(jù)前面所學，我們可以知道，NioEventLoop的父類是SingleThreadEventLoop，所以我們進入到 SingleThreadEventLoop#register(io.netty.channel.Channel)：
@Override
public ChannelFuture register(Channel channel) {
//調(diào)用本身的注冊方法
return register(new DefaultChannelPromise(channel, this));
}
//沒什么可說的繼續(xù)往下追
@Override
public ChannelFuture register(final ChannelPromise promise) {
ObjectUtil.checkNotNull(promise, "promise");
promise.channel().unsafe().register(this, promise);
return promise;
}
我們一定能夠猜到，這里的主要代碼是：promise.channel().unsafe().register(this, promise);
我們上一章分析過 unsafe是 NioMessageUnsafe, 但是register卻沒有他的實現(xiàn)：
我們還是需要往父類追，進入到io.netty.channel.AbstractChannel.AbstractUnsafe#register(this, promise)：
我們這里先關(guān)注一下參數(shù) :
this: 傳入的是他本身，他本身是個什么 NioEventLoop，也就是說，他傳入了一個執(zhí)行器
promise：NioServerSocketChannel的包裝對象
我們進入到 register方法中，分析主要代碼：
@Override
public final void register(EventLoop eventLoop, final ChannelPromise promise) {
......................暫時忽略不必要代碼.............................
AbstractChannel.this.eventLoop = eventLoop;
//注意此時的thread = null 所以返回false
if (eventLoop.inEventLoop()) {
//實際的注冊 注冊selector 觸發(fā) handlerAdded事件和 channelRegistered事件
register0(promise);
} else {
.......................暫時忽略不必要代碼......................
}
}
AbstractChannel.this.eventLoop = eventLoop;
首先我們將上一步獲取的執(zhí)行器保存在NioServerSocketChannel中！ 這行代碼有力的證明了，每一個Channel綁定一個NioEventLoop對象！
if (eventLoop.inEventLoop()) {
//實際的注冊 注冊selector 觸發(fā) handlerAdded事件和 channelRegistered事件
register0(promise);
}
注意：這里我需要澄清一點，真實的調(diào)試過程中，并不會走這個分支，而是會走else分支異步進行注冊，這里為了更方便大家理解，我就依照if分支進行源碼分析，其實沒有太大變化，都是調(diào)用register0方法進行注冊，只不過一個同步一個異步，關(guān)于異步，是Netty中及其重要的一個知識點，我將放到后面單獨開一章進行講解！
我們進入到register0源碼里面：
private void register0(ChannelPromise promise) {
try {
..............忽略代碼..................
]
//實際的注冊 調(diào)用jdk底層的數(shù)據(jù)注冊selector
// 調(diào)用 JDK 底層的 register() 進行注冊
//io.netty.channel.nio.AbstractNioChannel.doRegister
doRegister();
neverRegistered = false;
registered = true;
//通知管道 傳播handlerAdded事件
//觸發(fā) handlerAdded 事件 觸發(fā)任務(wù) add事件
pipeline.invokeHandlerAddedIfNeeded();
safeSetSuccess(promise);
//通知管道 傳播channelRegistered事件
// 觸發(fā) channelRegistered 事件
pipeline.fireChannelRegistered();
// 如果從未注冊過頻道，則僅觸發(fā)channelActive。
// 如果取消注冊并重新注冊通道，則多個通道處于活動狀態(tài)。
//isActive() 返回false
// 此時 Channel 還未注冊綁定地址，所以處于非活躍狀態(tài)
if (isActive()) {
....................忽略不必要代碼..................
}
} catch (Throwable t) {
// 直接關(guān)閉通道以避免FD泄漏。
closeForcibly();
closeFuture.setClosed();
safeSetFailure(promise, t);
}
}
二、源碼解析
doRegister();
doRegister();
真正的注冊方法，該方法是將Netty本身的NioServerSocket與JDK連接起來的最重要的一個類！
selectionKey = javaChannel().register(eventLoop().unwrappedSelector(), 0, this);
javaChannel()方法是返回JDK原生的SocketChannel，他是再NioServerSocketChannel初始化的時候被保存的，還記得我們再講述NIO開發(fā)Socket的時候的流程嗎
我們重點關(guān)注一下javaChannel().register的參數(shù)：
eventLoop().unwrappedSelector()：NioEventLoop再創(chuàng)建的時候，會保存兩個選擇器，一個是JDK的原始的選擇器，一個是經(jīng)過Netty包裝的選擇器，這里返回的是原生的選擇器！
0：不關(guān)注任何事件
this：this代表著當前類，他是NioServerSocketChannel類型的，他將一個NioServerSocketChannel的對象，綁定到了JDK原生的選擇器，后續(xù)只需要通過SelectionKey.attachment()，就能獲取到NioServerSocketChannel，而一個NioServerSocketChannel里面又包含一個JDK原生的Channel對象，就可以基于該jdk原生的Channel來進行各種讀寫操作！
到現(xiàn)在為止，我們就完成JDK中的NIO的將通道綁定到選擇器上，我們回到上一步：
pipeline.invokeHandlerAddedIfNeeded
pipeline.invokeHandlerAddedIfNeeded();
開始回調(diào)pipeline通道里面添加自定義事件：
final void invokeHandlerAddedIfNeeded() {
assert channel.eventLoop().inEventLoop();
if (firstRegistration) {
firstRegistration = false;
// 現(xiàn)在，我們已注冊到EventLoop?，F(xiàn)在該調(diào)用ChannelHandler的回調(diào)了，
// 在完成注冊之前添加的內(nèi)容。
callHandlerAddedForAllHandlers();
}
}
//callHandlerAddedForAllHandlers
private void callHandlerAddedForAllHandlers() {
//task = PendingHandlerAddedTask
PendingHandlerCallback task = pendingHandlerCallbackHead;
while (task != null) {
task.execute();
task = task.next;
}
}
需要注意的是 PendingHandlerCallback task 是PendingHandlerAddedTask類型的，他是什么時候加載的呢？實在我們初始化NioServerSocketChannel的時候調(diào)用addLast方法的時候被賦的值，有興趣的小伙伴可以自己去跟一下源碼，這里直接進入到：
if (executor.inEventLoop()) {
callHandlerAdded0(ctx);
}
//進入到 callHandlerAdded0源碼邏輯
private void callHandlerAdded0(final AbstractChannelHandlerContext ctx) {
try{
ctx.callHandlerAdded();
}
.......................
}
//進入到ctx.callHandlerAdded();
final void callHandlerAdded() throws Exception {
if (setAddComplete()) {
handler().handlerAdded(this);
}
}
還接記得handler()嗎，我再NioServerSocketChannel初始化的時候說過，當時程序向pipeline中添加了一個ChannelInitializer,這里返回的就是那個ChannelInitializer！ 我們進入到ChannelInitializer#handlerAdded方法里面：
@Override
public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
if (ctx.channel().isRegistered()) {
if (initChannel(ctx)) {
removeState(ctx);
}
}
}
首先我們重點關(guān)注一個 initChannel(ctx)，
private boolean initChannel(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
// 防止再次進入。
if (initMap.add(ctx)) {
try {
// 調(diào)用 ChannelInitializer 實現(xiàn)的 initChannel() 方法
initChannel((C) ctx.channel());
} catch (Throwable cause) {
................................
} finally {
ChannelPipeline pipeline = ctx.pipeline();
if (pipeline.context(this) != null) {
// 將 ChannelInitializer 自身從 Pipeline 中移出
pipeline.remove(this);
}
}
return true;
}
return false;
}
initChannel((C) ctx.channel());
該方法會回調(diào)ChannelInitializer的抽象方法initChannel，該抽象方法在我們初始化的時候完成，我們就要找到實現(xiàn)這個抽象方法的地方，我們回到上一節(jié)課的代碼： io.netty.bootstrap.ServerBootstrap#init
void init(Channel channel) {
..........................;
p.addLast(new ChannelInitializer<Channel>() {
@Override
public void initChannel(final Channel ch) {
final ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
//將用戶自定義的handler添加進管道 handler 是在構(gòu)建ServerBootStr的時候傳入的 handler
ChannelHandler handler = config.handler();
if (handler != null) {
pipeline.addLast(handler);
}
ch.eventLoop().execute(() -> {
pipeline.addLast(new ServerBootstrapAcceptor(
ch, currentChildGroup, currentChildHandler, currentChildOptions, currentChildAttrs));
});
}
}
上一節(jié)課講的時候，我們將這一段邏輯略過了，只說是會向通道中添加一個ChannelInitializer實現(xiàn)，現(xiàn)在開始回調(diào)他的initChannel方法了：
ChannelHandler handler = config.handler();
if (handler != null) {
pipeline.addLast(handler);
}
這段代碼會將客戶再構(gòu)建ServerBootstrap的時候傳入的handler添加進通道，我們?yōu)榱朔奖憷斫?，假設(shè)用戶沒有設(shè)置handler，所以這個handler判斷不通過，跳過，我們繼續(xù)往下：
ch.eventLoop().execute(() -> {
pipeline.addLast(new ServerBootstrapAcceptor(
ch, currentChildGroup, currentChildHandler, currentChildOptions, currentChildAttrs));
});
這里異步的向管道流注冊一個默認的Handler, 為什么說是異步的，我們暫且不說，我們暫且認為是同步的進行add，此時我們的通道如下：
ServerBootstrapAcceptor的作用是專門用于新連接接入的，
ServerBootstrapAcceptor(
final Channel channel, EventLoopGroup childGroup, ChannelHandler childHandler,
Entry<ChannelOption<?>, Object>[] childOptions, Entry<AttributeKey<?>, Object>[] childAttrs) {
this.childGroup = childGroup;
this.childHandler = childHandler;
this.childOptions = childOptions;
this.childAttrs = childAttrs;
enableAutoReadTask = new Runnable() {
@Override
public void run() {
channel.config().setAutoRead(true);
}
};
}
我們可以看到，他會保存一系列的參數(shù)，包括WorkGroup、childHandler、childOptions、childAttrs這些參數(shù)都是我們再創(chuàng)建serverBootstrap的時候傳入的參數(shù)，這也證明了，這些參數(shù)是作用于客戶端Socket連接的！
有關(guān)ServerBootstrapAcceptor，后續(xù)會進行一個詳細的分析，我們接著說，這里需要重點講一下addLast方法，
@Override
public final ChannelPipeline addLast(EventExecutorGroup group, String name, ChannelHandler handler) {
........................忽略.........................
//通知添加方法回調(diào)
callHandlerAdded0(newCtx);
return this;
}
在進行添加的時候，他會回調(diào)內(nèi)部產(chǎn)生的handlerAdded方法，還記得，我們在介紹Netty的基本架構(gòu)的業(yè)務(wù)通道章節(jié)嗎？
再調(diào)用addLast之后，該方法會被回調(diào)！
這樣就講所有的方法注冊完畢了，我們繼續(xù)回到ChannelInitializer#handlerAdded方法，當**initChannel(ctx)**調(diào)用完了之后:
private boolean initChannel(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
// 防止再次進入。
if (initMap.add(ctx)) {
try {
// 調(diào)用 ChannelInitializer 實現(xiàn)的 initChannel() 方法
initChannel((C) ctx.channel());
} catch (Throwable cause) {
................................
} finally {
ChannelPipeline pipeline = ctx.pipeline();
if (pipeline.context(this) != null) {
// 將 ChannelInitializer 自身從 Pipeline 中移出
pipeline.remove(this);
}
}
return true;
}
return false;
}
我們會進入到finally里面，我們會看到，此時會做一個操作，刪除當前的類，當前的類是誰，是ChannelInitializer,所以刪除完畢后，此時管道對象的結(jié)構(gòu)如圖所示：
至此 invokeHandlerAddedIfNeeded 分析完畢
pipeline.fireChannelRegistered();
@Override
public final ChannelPipeline fireChannelRegistered() {
AbstractChannelHandlerContext.invokeChannelRegistered(head);
return this;
}
這行代碼其實沒什么可說的，大家可以自己跟一下調(diào)試一下代碼，這個代碼的意義是從HeadContext節(jié)點開始傳播channelRegistered方法：
至此，NioServerSocketChannel的注冊基本就分析完了，有的同學可能覺得少分析了一段：
if (isActive()) {
if (firstRegistration) {
//Channel 當前狀態(tài)為活躍時，觸發(fā) channelActive 事件
pipeline.fireChannelActive();
} else if (config().isAutoRead()) {
// 該通道已注冊，并已設(shè)置autoRead（）。這意味著我們需要開始閱讀
// 再次，以便我們處理入站數(shù)據(jù)。
//
// See https://github.com/netty/netty/issues/4805
//開始讀事件
beginRead();
}
}
這段代碼再第一次啟動的時候并不會被調(diào)用，因為此時通道還沒有綁定端口正式啟動起了，所以這里isActive會返回false,有關(guān)邏輯，會在新連接接入講解的時候進行分析！
三、總結(jié)
Netty會調(diào)用JDK底層的注冊方法，同時將本身的NioServerSocketChannel作為att綁定到選擇事件上！ 當注冊完成后會回調(diào) handlerAdded方法 Netty會回調(diào)再初始化NioServerSocketChannel的時候注冊的Channelinitialization ， 添加一個新連接接入器ServerBootstrapAcceptor，并刪除本身！ 當注冊完成后會回調(diào)Channelregistered方法
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