前言

本來想先寫下NioServerSocketChannel以及NioSocketChannel的注冊流程的，但是最后發現始終離不開NioEventLoop這個類，所以在這之前必須得先講解下NioEventLoop這個類到底是用來做啥的。其實在第一篇文章里面有提及到它的，但是沒有詳細的去講解，接下來會對它分析一波。

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設計模型

在進入正文之前，先簡單的了解下NioEventLoop的工作模型(服務端)：

假設一個NioEventLoopGroup(這里服務端會用兩個Group)里面有4個NioEventLoop，那么netty中的實際工作模型就如上圖所示，服務端會用默認的選擇規則從Group1中選擇出一個NioEventLoop注冊ServerChannel，并綁定一個OP_ACCEPT用于監聽客戶端發起的連接請求，一旦有新的連接進來，服務端則會從Group2中按一定的規則選出一個NioEventLoop來注冊SocketChannel,并綁定OP_READ興趣事件，這里注意，一個NioEventLoop可以綁定多個SocketChannel。具體的注冊流程我會在下一篇文章中寫出來。

下面進入正題。

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構造流程

NioEventLoop具體的構造流程大家可以去我的Netty系列（一）：NioEventLoopGroup源碼解析中去看一下，里面說的還算蠻詳細的。下面是其調用的構造函數，咱們可以觀察到其身上會綁定一個選擇器Selector，供后期channel注冊的時候使用的，這一塊是JAVA NIO相關的知識點。

內部還維護著一個executor去開啟執行線程的，以及taskQueue任務隊列和一個tailTasks尾部隊列(這個隊列里面的任務是在每次執行taskQueue任務隊列中的任務結束后都會去調用的，不多介紹)。上面介紹的三個四個內部結構Selector，executor，taskQueue，tailTasks會在后面多次提起。
下圖是NioEventLoop的簡單的層級結構(下圖取之于Netty in Action)：

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NioEventLoop.execute

這里我們先看一下NioEventLoop的execute方法。實際上這個方法是在其父類SingleThreadEventExecutor中。這個方法的功能就是將任務丟到taskQueue中。

1????public?void?execute(Runnable?task)?{
2????????if?(task?==?null)?{
3????????????throw?new?NullPointerException("task");
4????????}
5
6????????boolean?inEventLoop?=?inEventLoop();
7????????addTask(task);
8????????if?(!inEventLoop)?{
9????????????//?開啟工作線程，實際上也就是執行NioEventLoop中的run方法，下面會介紹
10????????????startThread();
11????????????if?(isShutdown())?{
12????????????????boolean?reject?=?false;
13????????????????try?{
14????????????????????if?(removeTask(task))?{
15????????????????????????reject?=?true;
16????????????????????}
17????????????????}?catch?(UnsupportedOperationException?e)?{
18????????????????????//?The?task?queue?does?not?support?removal?so?the?best?thing?we?can?do?is?to?just?move?on?and
19????????????????????//?hope?we?will?be?able?to?pick-up?the?task?before?its?completely?terminated.
20????????????????????//?In?worst?case?we?will?log?on?termination.
21????????????????}
22????????????????if?(reject)?{
23????????????????????reject();
24????????????????}
25????????????}
26????????}
27
28????????if?(!addTaskWakesUp?&&?wakesUpForTask(task))?{
29????????????wakeup(inEventLoop);
30????????}
31????}
復制代碼

添加task到執行隊列中，也就是咱們上文提起的taskQueue中。

判斷這個NioEventLoop中的是否已經開啟過線程。

若未開啟，則必須先啟動線程任務，也就是我們下文會介紹的run方法。

首次初始化會在taskQueue中丟一個空任務去喚醒線程。

NioEventLoop的工作模式實際上就是開啟一個單線程跑一個死循環，然后一直輪詢taskQueue隊列是否有任務添加進來，然后就去處理任務，還有就是如果注冊在selector上的channel有興趣事件進來，也會去處理selectorKeys，這一塊下面會做介紹。

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NioEventLoop.run

現在看看NioEventLoop中的run方法

1????protected?void?run()?{
2????????for?(;;)?{
3????????????try?{
4????????????????try?{
5????????????????????//?按默認配置的話要么返回select.selectNow(),
6????????????????????//要么返回SelectStrategy.SELECT
7???????????????????switch?(selectStrategy.calculateStrategy(selectNowSupplier,?hasTasks()))?{
8????????????????????case?SelectStrategy.CONTINUE:
9????????????????????????continue;
10
11????????????????????case?SelectStrategy.BUSY_WAIT:
12????????????????????case?SelectStrategy.SELECT:
13????????????????????????select(wakenUp.getAndSet(false));
14
15????????????????????????if?(wakenUp.get())?{
16????????????????????????????selector.wakeup();
17????????????????????????}
18????????????????????????//?fall?through
19????????????????????default:
20????????????????????}
21????????????????}?catch?(IOException?e)?{
22????????????????????rebuildSelector0();
23????????????????????handleLoopException(e);
24????????????????????continue;
25????????????????}
26
27????????????????cancelledKeys?=?0;
28????????????????needsToSelectAgain?=?false;
29????????????????final?int?ioRatio?=?this.ioRatio;
30????????????????if?(ioRatio?==?100)?{
31????????????????????try?{
32????????????????????????//?IO操作，根據selectedKeys去處理
33????????????????????????processSelectedKeys();
34????????????????????}?finally?{
35????????????????????????//?保證執行完所有的任務
36????????????????????????runAllTasks();
37????????????????????}
38????????????????}?else?{
39????????????????????final?long?ioStartTime?=?System.nanoTime();
40????????????????????try?{
41????????????????????????//?IO操作，根據selectedKeys去處理
42????????????????????????processSelectedKeys();
43????????????????????}?finally?{
44????????????????????????//?按一定的比例去處理任務，有可能遺留一部分任務下次進行處理
45????????????????????????final?long?ioTime?=?System.nanoTime()?-?ioStartTime;
46????????????????????????runAllTasks(ioTime?*?(100?-?ioRatio)?/?ioRatio);
47????????????????????}
48????????????????}
49????????????}?catch?(Throwable?t)?{
50????????????????handleLoopException(t);
51????????????}
52????????????//?Always?handle?shutdown?even?if?the?loop?processing?threw?an?exception.
53????????????try?{
54????????????????//?釋放資源，將注冊的channel全部關閉掉。
55????????????????if?(isShuttingDown())?{
56????????????????????closeAll();
57????????????????????if?(confirmShutdown())?{
58????????????????????????return;
59????????????????????}
60????????????????}
61????????????}?catch?(Throwable?t)?{?
62????????????????handleLoopException(t);
63????????????}
64????????}
65????}
復制代碼

這里有個默認的計算策略：
return hasTasks ? selectSupplier.get() : SelectStrategy.SELECT

1.有任務便會直接返回select.selectNow(),則會直接去跑任務或者是去處理selectorKeys；
2.若沒任務，則會走select(wakenUp.getAndSet(false))方法，里面會有一個timeout超時處理，selector.select(timeoutMillis)，超時后也會去跑任務或者是去處理selectorKeys；

這一塊具體細節也很多，只是說一下處理流程。

注意上面有個ioRatio == 100這個判斷條件，如果為100，則會將任務全部處理完成；否則會與io操作按一定的比例去執行任務。

這里的IO操作就是processSelectedKeys()方法，代碼雖然很長，但是干的活就是根據不同的興趣事件干不同的活，里面有對OP_READ OP_ACCEPT OP_WRITE OP_CONNECT等等不同興趣事件的不同處理方法，這一塊應該是JAVA NIO里面的相關知識點。感興趣的朋友可以debug針對某個觸發事件研究一下。

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runAllTasks

執行任務的代碼如下(下面是runAllTasks的代碼):

1????protected?boolean?runAllTasks()?{
2????????assert?inEventLoop();
3????????boolean?fetchedAll;
4????????boolean?ranAtLeastOne?=?false;
5
6????????do?{
7????????????//?這里會從定時任務隊列中將達到執行事件的task丟到taskQueue中去
8????????????fetchedAll?=?fetchFromScheduledTaskQueue();
9????????????//?執行taskQueue中所有的task
10????????????if?(runAllTasksFrom(taskQueue))?{
11????????????????ranAtLeastOne?=?true;
12????????????}
13????????}?while?(!fetchedAll);?//?keep?on?processing?until?we?fetched?all?scheduled?tasks.
14
15????????if?(ranAtLeastOne)?{
16????????????lastExecutionTime?=?ScheduledFutureTask.nanoTime();
17????????}
18????????//?這個是執行上面所說的tailTasks中的task
19????????afterRunningAllTasks();
20????????return?ranAtLeastOne;
21????}
復制代碼

這一塊的邏輯是：
先執行fetchFromScheduledTaskQueue方法，將到期的定時任務丟到taskQueue隊列中，這個fetchFromScheduledTaskQueue方法里面有個小細節，當taskQueue隊列滿了之后，它就會重新塞到scheduledTaskQueue隊列中，然后再外圈循環，taskQueue隊列消費完畢，則繼續執行fetchFromScheduledTaskQueue方法，直到把所有到期的任務都丟到taskQueue隊列中執行完畢為止。如下圖所示：

netty_runTasks.png

這一部分到這里就結束了，下一篇會對NioServerSocketChannel的注冊以及服務端創建NioSocketChannel進行分析。

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End

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Netty系列（三）：说说NioEventLoop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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