Netty系列：NioServerSocketChannel注册

Posted 2021-04-30 java learner

前言

本文主要介绍的是服务端NioserverSocketChannel创建和注册流程以及客户端连接到服务端后的NioSocketChannel的创建和注册流程，这两步都是很关键的。在介绍的过程中，中间会穿插着进行ChannelHandler与ChannelPipeline的一些简单的介绍。

---

服务端代码

上面的代码段我已经添加了详细的注释，具体的注册流程得从我标红的bind这个方法开始，我们随着这条线追踪一下，会发现最终会调用到doBind方法，里面有个initAndRegister函数，从这里开始就正式进入创建注册流程了。

---

initAndRegister函数

在这个函数中，我们主要关注三个点：

1. 调用NioServerSocketChannel的无参构造函数进行其实例的初始化。

2. 进行Option以及Attr的设置，这个方法里面，大家可以关注一下我下面圈红的ServerBootstrapAcceptor这个类，它会被注册到NioServerSocketChannel的pipeline中去，后面SocketChannel的注册流程会依靠这个类做一些操作，大家先留个印象即可，重点。
   

   

3. 开启NioEventLoop的线程，并执行register操作。

我们直接从第三步开始说，涉及到前面的知识点我后面会一一解释。

server_channel_register.png

上图的第二步判断操作eventLoop.inEventLoop()这一步实际上判断的是
this.thread == Thread.currentThread()，而this.thread仅仅只是在线程开启的时候赋值过一次，所以我上面说，只要线程已经开启，这类注册任务便可以直接执行，省去了队列的push和pull的过程。(线程的开启可以参考我的Netty系列(三))。

下面开始说注册的核心函数register0。

---

register0 核心函数

1. doRegister()这个方法在seletor上注册了NioServerSocketChannel实例，但是没有绑定任何兴趣事件。我们要知道，一个ServerSocketChannel要想接受客户端的连接必须要绑定一个Accept的兴趣事件的，所以这里的注册流程还是不完整的，后面肯定有方法将这个坑给填上。注册代码如下：
   selectionKey = javaChannel().register(eventLoop().unwrappedSelector(), 0, this)；

2. 第二步的主要功能是将handler在咱们的pipeline这个管道中串联起来，方便后面的业务处理流程。按咱们最开始构造的服务端的代码，目前pipeline中的handler的顺序应该如下图所示：

在经过pipeline.invokeHandlerAddedIfNeeded()这个方法的调用之后，pipeline中的管道应该如下图所示：

调用这个方法的流程一步步点进去不难发现，实际上调用的是你重写handler之后的handlerAdded方法，而ChannelInitializer这个类的handlerAdded方法又调用的本身的initChannel方法:

所以接下来就会走这个流程：

这段代码是不是很熟悉，我在上面说initAndRegister这个函数的时候也有用到这块代码的。通过上面这段简单的流程，我们可以对handler是怎样和pipeline组合到一起有了一个大概的了解。

这里给大家补充个小知识点：

数据从HeadContext进来，按pipeline从前往后找InboundHandler处理业务；但是发出去时，从TailContext开始，按pipeline从后往前找OutboundHandler处理业务,这两者刚好相反。所以咱们编解码的handler都要添加在pipeline的最前面，也就是head后面的位置，这样data进来就可以进行decode，出去就encode。

3. 前面介绍过只是将channel注册到selector上面了，但是未绑定兴趣事件。这个第三步就是一个填坑的操作，将ServerSocketChannel所需要的兴趣事件给补充上了。fireChannelActive方法调用的是handler中的channelActive方法。咱们看一下HeadContext中的channelActive方法，注册兴趣事件时在我圈红的方法里面完成的：
   

   

咱们看下调用流程：

顺着这条链路走下去，最终调用到一个doBeginRead的方法，关注两个点，一个是selectionKey,一个是readInterestOp。前者是在上面的第一步
selectionKey = javaChannel().register(eventLoop().unwrappedSelector(), 0, this)过程中进行的赋值，后者是在调用NioServerSocketChannel的无参构造函数时进行的赋值：

在通过位运算if ((interestOps & readInterestOp) == 0)判断该兴趣事件如果尚未被注册的话便进行注册兴趣事件。所以这里会注册一个OP_ACCEPT兴趣事件。

这样，NioServerSocketChannel的注册流程就结束了。也能正常接收客户端发过来的连接请求了。

---

NioServerSocketChannel注册总结图

上面是整理的是NioServerSocketChannel从initAndRegister开始的注册流程图。

---

NioSocketChannel创建及注册

NioSocketChannel的注册流程咱们从processSelectedKey这个方法开始看，上一篇文章有介绍这个方法里面实际上是根据不同的兴趣事件做不同的处理，这里我们关注下OP_ACCEPT兴趣事件。

咱们完整的看看这个read方法：

 1        public void read() {
 2            //判断NioEventLoop是否已经开启线程了
 3            assert eventLoop().inEventLoop();
 4            final ChannelConfig config = config();
 5            //取出 与NioServerSocketChannel绑定的pipeline
 6            final ChannelPipeline pipeline = pipeline();
 7            final RecvByteBufAllocator.Handle allocHandle = unsafe().recvBufAllocHandle();
 8            allocHandle.reset(config);
 9
10            boolean closed = false;
11            Throwable exception = null;
12            try {
13                try {
14                    do {
15                        // 生成NioSocketChannel实例
16                        int localRead = doReadMessages(readBuf);
17                        if (localRead == 0) {
18                            break;
19                        }
20                        if (localRead < 0) {
21                            closed = true;
22                            break;
23                        }
24
25                        allocHandle.incMessagesRead(localRead);
26                    } while (allocHandle.continueReading());
27                } catch (Throwable t) {
28                    exception = t;
29                }
30
31                int size = readBuf.size();
32                for (int i = 0; i < size; i ++) {
33                    readPending = false;
34                    //沿着pipeline从head-->tail调用channelRead方法
35                    pipeline.fireChannelRead(readBuf.get(i));
36                }
37                // 清除处理过后的消息，供下次接收使用
38                readBuf.clear();
39                allocHandle.readComplete();
40                pipeline.fireChannelReadComplete();
41
42                if (exception != null) {
43                    closed = closeOnReadError(exception);
44
45                    pipeline.fireExceptionCaught(exception);
46                }
47
48                if (closed) {
49                    inputShutdown = true;
50                    if (isOpen()) {
51                        close(voidPromise());
52                    }
53                }
54            } finally {
55                if (!readPending && !config.isAutoRead()) {
56                    removeReadOp();
57                }
58            }
59        }

1. 看下doReadMessages这个方法：

这一块就是调用serverSocketChannel.accept()获取SocketChannel，这一块不清楚的可以了解一下JAVA NIO相关的知识点。获取SocketChannel实例后包装成为NioSocketChannel实例，然后塞到集合中供后面进行处理。

2. 看下pipeline.fireChannelRead(readBuf.get(i))这个方法，从第一步中咱们可以知道readBuf.get(i)得到的就是一个NioSocketChannel实例，然后在pipeline中从head-->tail依次执行handler中的channelRead方法。

现在的pipeline如下(不熟悉这张图的话可以翻到前面去看一下)：

实际上主要看ServerBootstrapAcceptor的channelRead方法：

这个流程大家应该不会很陌生了吧！

1.给NioSocketChannel绑定的pipeline上添加handle。
2.进行Option以及Attr的设置。
3.进行register注册操作。

后续的register操作和NioServerSocketChannel差不了多少，就在注册兴趣事件时一个是注册的OP_ACCEPT，另一个注册的是OP_READ。

---

NioSocketChannel的创建流程图

上面是整理的是NioSocketChannel的注册流程图,只画到register处，后续具体的注册流程可以参考NioServerSocketChannel的注册流程。

---

End