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零丶引入

在前面的源碼學習中，梳理了服務端的啟動，以及NioEventLoop事件循環的工作流程，并了解了Netty處理網絡io重要的Channel ，ChannelHandler，ChannelPipeline。

這一篇將學習服務端是如何構建新的連接。

一丶網絡包接收流程

當客戶端發送的網絡數據幀通過網絡傳輸到網卡時，網卡的DMA引擎將網卡接收緩沖區中的數據拷貝到DMA環形緩沖區，數據拷貝完成后網卡硬件觸發硬中斷，通知操作系統數據已到達。

隨后網卡中斷處理程序將DMA環形緩沖區的數據拷貝到sk_buffer，sk_buffer位于內核中，它提供了一個緩沖區，使得網卡中斷程序可以將他接收到的數據暫存起來，避免數據丟失和切換。

隨后發起軟中斷，網絡協議棧會處理數據包，對數據包進行解析，路由，分發（根據目的端口號，分發給對應的應用程序，通過網絡編程套接字，應用程序可以監聽指定端口號，并接受網絡協議棧的數據包）

• 當新的連接建立時，網絡協議處理棧會將這個連接的套接字標記為可讀，并生成一個accept事件，這個事件通知應用程序有新的連接需要處理
• 當已經建立的連接上有數據到達時，網絡協議處理棧會將套接字標記為刻度，并生成一個read事件，這個事件通知應用程序有數據可供讀取
• 當應用程序向已經建立的連接寫入數據時，如果寫緩沖區有足夠的空間，寫操作會立即完成，不會產生write事件。但如果寫緩沖區已滿，那么寫操作將被暫停，當寫緩沖區有足夠的空間時，write事件將被觸發，通知應用程序可以繼續寫入數據。

也就是說netty 服務端程序會監聽不同的網絡事件，并進行處理，這也是源碼學習的切入點！

二丶服務端NioEventLoop處理網絡IO事件

如上是NioEventLoop的運行機制，在《Netty源碼學習2——NioEventLoop的執行》中我們進行了大致流程的學習，這一篇我么主要關注其run中處理網絡IO事件的部分。

無論是否優化，最終都是拿到就緒的SelectionKey，循環處理每一個就緒的網絡事件，如下便是處理的邏輯：

可以看到無論是accept事件還是read事件都是調用AbstractNioChannel的Unsafe#read方法

Unsafe是對netty對底層網絡事件處理的封裝，下面我們先看下AbstractNioChannel的類圖，可以看到NioServerSocketChannel，和NioSocketChannel都使用繼承了AbstractNioChannel，只是父類有所不同

那么NioServerSocketChannel和NioSocketChannel是什么時候Accept or read事件感興趣的昵？

三丶NioServerSocketChannel設置對accept事件感興趣

重點在ServerBootstrap#bind中，此方法會調用doBind0

doBind0會調用Channel#bind，然后處理ChannelPipeline#bind的執行，由于bind是出站事件，將從DefaultChannelPipeline的TailContext開始執行，然后調用到HeadContext#bind方法，最終會調用NioServerSocketChannel的unsafe#bind方法

如下是NioServerSocketChannel的unsafe#bind的內容：

主要完成兩部分操作：

• 調用java原生ServerSocketChannel#bind方法，進行端口綁定，這樣操作系統網絡協議棧在分發網絡數據的時候，才直到該分發到這個端口的ServerSocketChannel

• 向EventLoop中提交一個pipeline.fireChannelActive()的任務，將在pipeline上觸發channelActive方法，HeadContext#channelActive將被調用到

  這里將調用到Channel#read方法，最終會調用到HeadContext#read

四丶服務端處理Accept事件

前面我們說到，NioEventLoop處理accept事件和read事件都是調用unsafe#read方法，如下是NioServerSocketChannel#unsafe的read方法

  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 {
                        //讀取數據
                        int localRead = doReadMessages(readBuf);
                        if (localRead == 0) {
                            break;
                        }
                        if (localRead < 0) {
                            closed = true;
                            break;
                        }
						// 計數
                        allocHandle.incMessagesRead(localRead);
                    } while (continueReading(allocHandle));
                } catch (Throwable t) {
                    exception = t;
                }
				
                int size = readBuf.size();
                for (int i = 0; i < size; i ++) {
                    readPending = false;
                    // 觸發channelRead
                    pipeline.fireChannelRead(readBuf.get(i));
                }
                readBuf.clear();
                allocHandle.readComplete();
                // 觸發channelReadComplete
                pipeline.fireChannelReadComplete();

               // 省略
            } finally {
               // 省略
            }
        }

這里出現一個RecvByteBufAllocator.Handle，這里不需要過多關注，在NioServerSocketChannel建立連接的過程中，它負責控制是否還需要繼續讀取數據

ServerSocketChannel類提供了accept()方法，用于接受客戶端的連接請求，返回一個SocketChannel代表了一個底層的TCP連接。

如上將jdk SocketChannel包裝NioSocketChannel的時候會設置SocketChannel非阻塞并在屬性readInterestOp記錄感興趣事件為read

包裝生成的NioSocketChannel會放到List中，后續每一個就緒的連接會一次傳播ChannelRead，并最終傳播ChannelReadComplete

1.channeRead事件的傳播

上面說到NioEventLoop讀取NioServerSocketChannel上的accept事件，將每一個新連接封裝為NioServerChannel后，將依次觸發channelRead。

如下是ServerBootstrapAcceptor#channelRead方法，可以看到它會將讀取生成的NioServerChannel注冊到childGroup，這里的childGroup就是ServerBootstrap啟動時候指定EventLoopGroup（主從reactor模式中的從reactor）

也就是說主reactor負責處理accept事件，從reactor負責處理read事件

2.channelReadComplete事件傳播

大多數人看到 channelReadComplete 都會認為這是 Netty 讀取了完整的數據，然而有時卻不是這樣。channelReadComplete 其實只是表明了本次從 Socket 讀了數據，該方法通常可以用來進行一些收尾工作，例如發送響應數據或進行資源的釋放等。channelReadComplete方法在每次讀取數據完成后，即使沒有更多的數據可讀，也會被調用一次。

五丶netty對多種reactor模式的支持

這里其實可以看出netty對多種reactor模式（單線程，多線程，主從reactor）的支持

我們其實可以通過修改bossGroup，和workerGroup使netty使用不同的reactor模式

六丶將NioSocketChannel注冊到從reactor

上面我們說到主reactor監聽accept事件后傳播channelRead事件，最終由ServerBootstrapAcceptor調用childGroup#register將包裝生成的NioSocketChannel注冊到從reactor（也就是workerGroup——EventLoopGroup）下面我們看看這個注冊會發生什么

首先workerGroup這個EventLoopGroup會調用next方法選擇出一個EventLoop執行register，然后

• 將NioSocketChannel中的jdk SockectChannel注冊到Selector中，并將NioSocketChannel當作附件，這樣selector#select到事件的時候，可以從附件中拿到網絡事件對應的NioSocketChannel

• 觸發handlerAdd

  這一步觸發ChannelHandler#handlerAdded

  最終會調用到childHandler中指定的ChannelInitializer，它會將我們指定的ServerHandler(這里可以擴展我們的業務處理邏輯)加到NioSockectChannel的pipeline中

• 觸發ChannelRegistered

• 觸發channelActive

  由于這是一個新連接，是第一次注冊到EventLoop，因此會觸發channelActive

  這將調用到DefaultChannelPipeline的HeadContext#readIfIsAutoRead，最終就和我們第三節的【NioServerSocketChannel設置對accept事件感興趣】差不多
  ——HeadContext#readIfIsAutoRead會調用NioSockectChannel的read方法，最終調用到NioSockectChannel#unsafe的read方法——將注冊對read事件感興趣

七丶再看Netty的Reactor模式

筆者認為netty的reactor有以下幾個要點

• ServerBootstrap#bind方法

  不僅僅會綁定端口，還會觸發channelActive事件，從而使DefaultChannelPipeline中的HeadContext觸發netty channel unsafe#beginRead,注冊ServerSockectChannel對accept感興趣

• NioEventLoop處理新連接

  這一步Netty 使用Selector進行IO多路復用，當accept事件產生的時候，調用NioServerSocketChannel#unsafe的read方法，這一步會將新連接封裝NioSocketChannel，然后將對應連接的套接字注冊到Selector上，然后傳播channeRead事件

• ServerBootstrapAcceptor 對channeRead事件的處理

  筆者認為這是netty reactor模式的核心，它將NioSocketChannel注冊到從reactor上，讓子reactor負責處理NioSocketChannel上的事件，并最終注冊SocketChannel對read事件感興趣！

和tomcat的reactor（《Reactor 模式與Tomcat中的Reactor 》）有異曲同工之妙，只是netty Pipeline的設計讓整個流程更具備擴展性，當然也增加了源碼學習的復雜度doge

八丶啟下

下一篇我們將學習從reactor是如何處理read事件的，整個流程和主reactor處理accept事件類似，后續應該會設計到netty編解碼相關的知識。

這一篇是雙11結束后忙里偷閑的產物，附上一張雙11后和女朋友游烏鎮的風景圖

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Netty源码学习4——服务端是处理新连接的&netty的reactor模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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