4.不完全的 NioEventLoopGroup & NioEventLoop 源码分析

创建服务端时需要先实例化两个 NioEventLoopGroup 分别为 bossGroup 和 workerGroup.

• bossGroup: 只是处理连接请求.
• workerGroup: 处理客户端业务逻辑.

上图是该类的继承关系, 我个人觉得没必要去了解完全这些类的作用, 只需要记住几个重点类就可以了.

EventExecutorGroup

该接口虽然继承了 java.util.concurrent.ScheduledExecutorService, 但是只表示它支持定时任务.

同时标记了 ExecutorService 中的 shutdown() 和 shutdownNow() 方法为过时方法, 并提供了 shutdownGracefully() 方法代替它们.

还有就是最重要的两个方法 next() 和 iterator(), 来管理 EventExecutor:

• next(): 返回这个 EventExecutorGroup 管理的一个 EventExecutor.
• iterator(): 返回这个 EventExecutorGroup 管理的所有 EventExecutor 的集合.

最后 submit 和 schedule 方法的返回值改为了, io.netty.util.concurrent.Future 和 io.netty.util.concurrent.ScheduledFuture.

MultithreadEventExecutorGroup

可以把该类当做是 EventExecutorGroup 的最终实现, 虽然它是一个抽象类. 可以把它看做一个线程池.

主要实现了一下两个方面的功能:

• EventExecutor 管理(创建/结束): EventExecutor 的数据是固定的, 由传入的参数决定.
• 任务派发策略: 创建 EventExecutor 选择器, next 方法使选择器选中一个 Executor.

EventExecutor 选择器是通过 DefaultEventExecutorChooserFactory 对象的 newChooser 方法, 根据 EventExecutor 的数量创建不同的选择器实现 PowerOfTwoEventExecutorChooser 或 GenericEventExecutorChooser.

PowerOfTwoEventExecutorChooser: executors[idx.getAndIncrement() & executors.length - 1];

GenericEventExecutorChooser: executors[Math.abs(idx.getAndIncrement() % executors.length)];

NioEventLoop

SingleThreadEventExecutor

该抽象类中保存了 private volatile Thread thread;, 用来执行一些特定任务. 也就是说一个 NioEventLoop 会和一个线程绑定.

SingleThreadEventLoop

主要实现了 Channel 和 ChannelPromise 的注册.

NioEventLoop

只要实现了获取和调用 Selector.

NioEventLoopGroup 实例化过程

    protected MultithreadEventExecutorGroup(int nThreads, Executor executor,
                                            EventExecutorChooserFactory chooserFactory, Object... args) {
        if (nThreads <= 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("nThreads: %d (expected: > 0)", nThreads));
        }

        // 1. 如果没有指定 executor, 就创建 ThreadPerTaskExecutor.
        // ThreadPerTaskExecutor 实例, 主要就是用来创建线程的.
        if (executor == null) {
            executor = new ThreadPerTaskExecutor(newDefaultThreadFactory());
        }

        // 2. 根据指定的线程数量, 创建 EventExecutor 数组, 并实例化每个元素.
        children = new EventExecutor[nThreads];

        for (int i = 0; i < nThreads; i ++) {
            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 {
                // 如果构造失败, 就清理资源
            }
        }

        // 3. 创建 EventLoop 选择器.
        chooser = chooserFactory.newChooser(children);

        // 4. 为每个 EventLoop 线程添加 线程终止监听器
        final FutureListener<Object> terminationListener = new FutureListener<Object>() {
            @Override
            public void operationComplete(Future<Object> future) throws Exception {
                if (terminatedChildren.incrementAndGet() == children.length) {
                    terminationFuture.setSuccess(null);
                }
            }
        };

        for (EventExecutor e: children) {
            e.terminationFuture().addListener(terminationListener);
        }

        // 5. 将第二步创建的数组 添加到对应的 set 集合中去重, 表示只可读.
        Set<EventExecutor> childrenSet = new LinkedHashSet<EventExecutor>(children.length);
        Collections.addAll(childrenSet, children);
        readonlyChildren = Collections.unmodifiableSet(childrenSet);
    }

可以通过 NioEventLoopGroup 的有参构造, 来指定线程数量. 如果没有指定线程数量或指定线程数量为 0 则线程数量会设置为 CPU核心数 * 2.

NioEventLoop 实例化过程

它是在创建完 EventExecutor 数组后, 调用 newChild 方法来进行实例化, newChild 方法在该类中实现.

1. 如果没有创建任务队列, 就会先创建任务队列.
2. 利用 JDK 提供的 SelectorProvider 直接创建一个 Selector.
3. 强制将 Selector 中的 selectedKeys 和 publicSelectedKeys 替换为优化版的 SelectedSelectionKeySet 对象.
4. 最后将这个 Selector 包装为 SelectedSelectionKeySetSelector.
   SelectedSelectionKeySet 继承 java.util.AbstractSet.

通常来说, NioEventLoop 肩负着两种任务:

1. 作为 IO 线程, 执行与 Channel 相关的 IO 操作, 包括 调用 select 等待就绪的 IO 事件、读写数据与数据的处理等;
2. 作为任务队列, 执行 taskQueue 中的任务, 例如用户调用 eventLoop.schedule 提交的定时任务也是这个线程执行的.

讨论

1.为什么要替换为 SelectedSelectionKeySet
因为默认的域是 Set 类型, 插入元素的开销是o(log n), 而优化版的 SelectedSelectionKeySet 继承了 AbstractSet, 具有 Set 的功能, 但是内部是用数组实现, 只具有 add 功能, 而且其开销为o(1).

参考资料

EventExecutorGroup
Netty源码分析之服务启动
Netty: DefaultPromise源码解读
认真的 Netty 源码解析（一）
Netty系列（一）：NioEventLoopGroup源码解析
netty源码分析--EventLoopGroup与EventLoop 分析netty的线程模型
Netty源码学习（三）NioEventLoop