Netty源码3--accept连接

上一节在Netty server启动的过程中,我们已经清楚了server启动时会为每个Channel分配一个NioEventLoop,NioEventLoop中有一个run方法主要用来监听事件和执行队列中的任务。本篇文章我们主要关心这个run方法是怎么监听事件,监听完事件后又是如何处理的。

    @Override
    protected void run() {
        for (;;) {
            try {
                switch (selectStrategy.calculateStrategy(selectNowSupplier, hasTasks())) {
                    case SelectStrategy.CONTINUE:
                        continue;
                    case SelectStrategy.SELECT:
                        select(wakenUp.getAndSet(false));
                        if (wakenUp.get()) {
                            selector.wakeup();
                        }
                        // fall through
                    default:
                }

                if (ioRatio == 100) {
                    try {
                        processSelectedKeys();
                    } finally {
                        // Ensure we always run tasks.
                        runAllTasks();
                    }
                } else {
                   
            } catch (Throwable t) {
            }
        }
    }

一些细节我们省去,主要分析processSelectedKeys这个方法是怎么监听事件的,看下这个方法的底层调用。

    private void processSelectedKeys() {
        if (selectedKeys != null) {
            processSelectedKeysOptimized(selectedKeys.flip());
        } else {
            processSelectedKeysPlain(selector.selectedKeys());
        }
    }

    private void processSelectedKeysOptimized(SelectionKey[] selectedKeys) {
        for (int i = 0;; i ++) {
            final SelectionKey k = selectedKeys[i];
            if (k == null) {
                break;
            }
            selectedKeys[i] = null;

            final Object a = k.attachment();

            if (a instanceof AbstractNioChannel) {
                processSelectedKey(k, (AbstractNioChannel) a);
            } else {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                NioTask<SelectableChannel> task = (NioTask<SelectableChannel>) a;
                processSelectedKey(k, task);
            }
        }
    }

processSelectedKeysOptimized这个方法里有一个for循环来遍历注册到Selector上的SelectionKey,通过SelectionKey拿到注册到Selector上的Channel,本文分析的是accept连接过程,因此这个SelectionKey上的channel类型对应的其实就是NioServerSocketChannel。拿到这个channel之后继续调用processSelectedKey这个方法。

    private void processSelectedKey(SelectionKey k, AbstractNioChannel ch) {
        final AbstractNioChannel.NioUnsafe unsafe = ch.unsafe();
       ....
        try {
            int readyOps = k.readyOps();
            // We first need to call finishConnect() before try to trigger a read(...) or write(...) as otherwise
            // the NIO JDK channel implementation may throw a NotYetConnectedException.
            if ((readyOps & SelectionKey.OP_CONNECT) != 0) {
                // remove OP_CONNECT as otherwise Selector.select(..) will always return without blocking
                // See https://github.com/netty/netty/issues/924
                int ops = k.interestOps();
                ops &= ~SelectionKey.OP_CONNECT;
                k.interestOps(ops);

                unsafe.finishConnect();
            }

            // Process OP_WRITE first as we may be able to write some queued buffers and so free memory.
            if ((readyOps & SelectionKey.OP_WRITE) != 0) {
                // Call forceFlush which will also take care of clear the OP_WRITE once there is nothing left to write
                ch.unsafe().forceFlush();
            }

            // Also check for readOps of 0 to workaround possible JDK bug which may otherwise lead
            // to a spin loop
            if ((readyOps & (SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_ACCEPT)) != 0 || readyOps == 0) {
                unsafe.read();
                if (!ch.isOpen()) {
                    // Connection already closed - no need to handle write.
                    return;
                }
            }
        } catch (CancelledKeyException ignored) {
            unsafe.close(unsafe.voidPromise());
        }
    }

通过读取SelectionKey的readyOps方法获取selector上监听的事件类型,我们看到最后一个if条件判断其实就是当监听到的事件类型是OP_READ或者OP_ACCEPT时就调用unsafe.read()这个方法,所以当收到一个连接请求时,就会调用这个方法来处理,首先看下unsafe是在哪初始化的,看下面这句代码。

    private void processSelectedKey(SelectionKey k, AbstractNioChannel ch) {
        final AbstractNioChannel.NioUnsafe unsafe = ch.unsafe();
       ....  
    }

ch的类型的NioServerSocketChannel,通过追溯代码,发现是在server启动初始化创建NioServerSocketChannel对象时初始化的,这个unsafe的具体实现类是NioMessageUnsafe类,我们看下这个类中read方法的具体实现。

@Override
        public void read() {
            assert eventLoop().inEventLoop();
            final ChannelConfig config = config();
            final ChannelPipeline pipeline = pipeline();
            final RecvByteBufAllocator.Handle allocHandle = unsafe().recvBufAllocHandle();
            allocHandle.reset(config);

            boolean closed = false;
            Throwable exception = null;
            try {
                try {
                    do {
                        int localRead = doReadMessages(readBuf);
                        if (localRead == 0) {
                            break;
                        }
                        if (localRead < 0) {
                            closed = true;
                            break;
                        }

                        allocHandle.incMessagesRead(localRead);
                    } while (allocHandle.continueReading());
                } catch (Throwable t) {
                    exception = t;
                }

                int size = readBuf.size();
                for (int i = 0; i < size; i ++) {
                    readPending = false;
                    pipeline.fireChannelRead(readBuf.get(i));
                }
            }
        }
    }

看下doReadMessages这个方法。

    @Override
    protected int doReadMessages(List<Object> buf) throws Exception {
        SocketChannel ch = javaChannel().accept();

        try {
            if (ch != null) {
                buf.add(new NioSocketChannel(this, ch));
                return 1;
            }
        } catch (Throwable t) {
            logger.warn("Failed to create a new channel from an accepted socket.", t);

            try {
                ch.close();
            } catch (Throwable t2) {
                logger.warn("Failed to close a socket.", t2);
            }
        }

        return 0;
    }

第一句就是调用Channel的accept方法,因为调用这个方法时已经收到客户端的连接请求了,所以调用accept方法后会返回一个SocketChannel对象,而不是一直阻塞等待客户端连接,这也就是NIO线程模型的好处,最后将这个SocketChannel对象放在buf这个list集合中。继续回到上面NioMessageUnsafe的read方法实现。

@Override
        public void read() {
            try {
                try {
                    do {
                        int localRead = doReadMessages(readBuf);
                        if (localRead == 0) {
                            break;
                        }
                        if (localRead < 0) {
                            closed = true;
                            break;
                        }

                        allocHandle.incMessagesRead(localRead);
                    } while (allocHandle.continueReading());
                } catch (Throwable t) {
                    exception = t;
                }

                int size = readBuf.size();
                for (int i = 0; i < size; i ++) {
                    readPending = false;
                    pipeline.fireChannelRead(readBuf.get(i));
                }
            }
        }
    }

调用doReadMessages将SocketChannel对象放到readBuf这个list集合后,遍历这个list集合,调用pipeline.fireChannelRead(readBuf.get(i))这个方法,看下这个方法接下来会发生什么。

    @Override
    public final ChannelPipeline fireChannelRead(Object msg) {
        AbstractChannelHandlerContext.invokeChannelRead(head, msg);
        return this;
    }

    static void invokeChannelRead(final AbstractChannelHandlerContext next, Object msg) {
        final Object m = next.pipeline.touch(ObjectUtil.checkNotNull(msg, "msg"), next);
        EventExecutor executor = next.executor();
        if (executor.inEventLoop()) {
            next.invokeChannelRead(m);
        } else {
            executor.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    next.invokeChannelRead(m);
                }
            });
        }
    }

首先调用DefaultChannelPipeline的fireChannelRead方法,然后在这个方法里调用AbstractChannelHandlerContext.invokeChannelRead(head, msg),这里的head是一个AbstractChannelHandlerContext对象,msg是调用accept方法返回的一个SocketChannel对象,此后进入AbstractChannelHandlerContext对象中的invokeChannelRead方法。

    static void invokeChannelRead(final AbstractChannelHandlerContext next, Object msg) {
        final Object m = next.pipeline.touch(ObjectUtil.checkNotNull(msg, "msg"), next);
        EventExecutor executor = next.executor();
        if (executor.inEventLoop()) {
            next.invokeChannelRead(m);
        } else {
            executor.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    next.invokeChannelRead(m);
                }
            });
        }
    }

这个方法里继续调用下面这个方法。

    private void invokeChannelRead(Object msg) {
        if (invokeHandler()) {
            try {
                ((ChannelInboundHandler) handler()).channelRead(this, msg);
            } catch (Throwable t) {
                notifyHandlerException(t);
            }
        } else {
            fireChannelRead(msg);
        }
    }

    @Override
    public ChannelHandler handler() {
        return handler;
    }

其中,try语句中的handler()这个方法返回的是一个ChannelHandler对象,这个handler是在之前server启动初始化时的init方法中完成初始化的。

p.addLast(new ChannelInitializer<Channel>() {
            @Override
            public void initChannel(Channel ch) throws Exception {
                final ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                ChannelHandler handler = config.handler();
                if (handler != null) {
                    pipeline.addLast(handler);
                }

                ch.eventLoop().execute(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        pipeline.addLast(new ServerBootstrapAcceptor(
                                currentChildGroup, currentChildHandler, currentChildOptions, currentChildAttrs));
                    }
                });
            }
        });

这个handler对应的就是ServerBootstrapAcceptor这个handler,继续回到上面那个方法,拿到这个handler后调用ServerBootstrapAcceptor这个类的channelRead方法。

        @Override
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
            final Channel child = (Channel) msg;

            child.pipeline().addLast(childHandler);

            for (Entry<ChannelOption<?>, Object> e: childOptions) {
                try {
                    if (!child.config().setOption((ChannelOption<Object>) e.getKey(), e.getValue())) {
                        logger.warn("Unknown channel option: " + e);
                    }
                } catch (Throwable t) {
                    logger.warn("Failed to set a channel option: " + child, t);
                }
            }

            for (Entry<AttributeKey<?>, Object> e: childAttrs) {
                child.attr((AttributeKey<Object>) e.getKey()).set(e.getValue());
            }

            try {
                childGroup.register(child).addListener(new ChannelFutureListener() {
                    @Override
                    public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
                        if (!future.isSuccess()) {
                            forceClose(child, future.cause());
                        }
                    }
                });
            } catch (Throwable t) {
                forceClose(child, t);
            }
        }

child这个Channel就是调用accept方法返回的一个NioSocketChannel对象,然后将childHandler放到这个Channel对象的pipeline中,并对这个Channel对象完成参数初始化。
这个方法中比较重要的是childGroup.register(child)这个方法,这个方法和之前在将server启动初始化那一节作用一样,这里是将NioSocketChannel这个Channel注册到childGroup中的一个NioEventLoop中,然后在NioEventLoop中监听这个channel的读事件和写事件。
到这里,accept连接过程就结束了,其实总结起来很简单。
(1)在NioServerSocketChannel对应的NioEventLoop中监听连接事件,监听到连接事件后,返回一个NioSocketChannel对象。
(2)将这个Channel对象注册到childGroup中,由childGroup中的NioEventLoop完成这个channel上的IO事件监听。
讲完了accept连接过程,下一节就分析下客户端发送消息到服务端时整个的消息处理过程。

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