Netty源码剖析三NioEventLoop

NioEventLoop创建

我们在启动服务端时，会创建两个Group，一个bossGroup，一个workerGroup，两个对应的都是NioEventLoopGroup，一个传的参数1，一个默认0，我们进入NioEventLoopGroup

负责创建NioEventLoopGroup底层的线程

负责创建NioEventLoopGroup维护的selector

进入父类，这个在不传构造参数时，默认穿进来与一个0，如果是0，给一个DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS，默认是2倍的cpu核数，在进入父类

以下就是如何创建NioEventLoopGroup，首先创建线程创建器，然后通过for循环创建newChild,最后创建线程选择器，接下来仔细分析这三个过程。

ThreadPerTaskExecutor

1.每次执行任务时都会创建一个线程实体

protected MultithreadEventExecutorGroup(int nThreads, Executor executor, EventExecutorChooserFactory chooserFactory, Object... args) {
        this.terminatedChildren = new AtomicInteger();
        this.terminationFuture = new DefaultPromise(GlobalEventExecutor.INSTANCE);
        if (nThreads <= 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("nThreads: %d (expected: > 0)", nThreads));
        } else {
            if (executor == null) {
            //传进入一个newDefaultThreadFactory，然后构造一个线程执行器，
                executor = new ThreadPerTaskExecutor(this.newDefaultThreadFactory());
            }

            this.children = new EventExecutor[nThreads];

ThreadPerTaskExecutor

每次把执行任务放入一个线程

2.NioEventLoop线程命名规则nioEventLoop-1-xx

我们进入newDefaultThreadFactory

通过getClass获取到当前的一个类，这个类其实就是NioEventLoop，在进去

这里的poolType就是我们的NioEventLoop，这个toPoolName就是把NioEventLoop转换成线程池的一个名字以下是具体方法

首先先获取类名，接着如果首字母是大写且第一个字母是小写的话，就会把这个name的第一个转换成小写，然后把后面的字符拼接，最后返回，我们回到上图，进入DefaultThreadFactory方法

首先前面做了参数校验，最后prefix前缀=小写的NioEventLoop+‘—‘+poolId（自增）+’—‘，我们的线程执行器ThreadPerTaskExecutor的execute的newThread方法和DefaultThreadFactory的newThread是对应的

这里把Runnable传进来，然后名字就是prefix前缀+nextId（自增），就是小写的NioEventLoop+‘—‘+poolId（自增）+’—‘+nextId（自增）。我们就如newThread方法

这里new了一个FastThreadLocalThread，这里Netty最底层的Thread不是原生的线程，而是封装的一个Thread，FastThreadLocalThread也是继承jdk底层的Thread，它的作用就是把ThreadLocal

newChild()

我们进入newChild方法，进入NioEventLoop的newChild方法

在进入NioEventLoop的构造函数

这里会调用父类的构造函数，下面调用openSelector，这里可以看到一个selector和一个NioEventLoop绑定，openSelector也是创建一个openSelector，然后我们跟一下父类

继续进入父类

1.保存线程执行器ThreadPerTaskExcetor

这里就把线程执行器保存起来，taskQueue是用在Web线程在执行Netty任务的时候，如果判断不是NioEventLoop对应的线程里，而直接塞到任务的一个队列里，然后又NioEventLoop一个线程去执行，我们进入newTaskQueue，是在NioEventLoop里的newTaskQueue

2.创建一个MpsQueue

newMpsQueue的方式来创建queue来保存一个异步的队列，创建一个selector去轮询上面的连接

3.创建一个selector

newChooser()

创建线程选择器，newChooser对应的是MutilthreadEventExecutorGroup的next方法，通过chooser.next来返回一个NioEventLoop，实现chooser的原理如下。

第一个连接进来的时候，选择第一个NioEvcentLoop进行绑定，依此类推，当到N+1时，再循环开始，从0开始绑定。Netty将这样的过程做了优化

我们进入MutilthreadEventExecutorGroup的newChooser方法，

判断是否是2的幂，如果是2的幂就创建PowerOfTowEventExecutorChooser否则就创建GenericEventExecutorChooser

PowerOfTowEventExecutorChooser

index每次自增后直接和NioEventLoop的长度-1相与，这样可以达到循环取数组下标的目的，这里和HashMap的2次幂类似。

具体过程如下：

idx						111010
							&
executors.length-1		  1111
result					  1010
下标和length-1相与后，每次idx自增，result就会跟着自增，当idx都是1时，和length-1相与后，就得到全1，然后再自增，得到0000，循环往复。

GenericEventExecutorChooser

对index自增和NioEventLoop的长度取模，然后总体取绝对值，这样可以达到从0开始到最后，再循环的目的

NioEventLoop启动

服务端启动绑定端口

进入AbstractBootstrap里的doBind0方法，调用channel的eventLoop,eventLoop实际上是Netty启动过程中通过register方法绑定上去的，然后通过调用NioEventLoop的execute方法。进入SingleThreadEventExecuted的execute方法

这个inEventLoop是判断当前线程是否是NioEventLoop的线程，进入inEventLoop方法

然后再进去

这里就是判断线程是否相等，这里还没有创建，不等，返回false，然后再进入execute方法

这里inEventLoop返回false，所以进入else流程，启动一个线程startThread

首先判断当前线程是否是未启动的，如果未启动，则通过一个compareAndSett方法启动。

execute创建一个，这个Runnable的run方法就是创建一个NioEventLoop底层的Thread，首先把当前线程保存，接下来调用NioEventLoop的run方法，总结就是，主线程再启动过程中，先调用bind方法，最终会把实际绑定的一个流程绑定task，然后调用服务端Channel的方法去具体执行，ThreadPerTaskExcetor来创建一个线程，对应的就是NioEventLoop创建的一个线程，创建这个线程的具体逻辑就是首先NioEventLoop会把当前创建成的一个线程进行保存，最后调用run方法，进行NioEventLoop的启动

新连接接入

NioEventLoop执行逻辑

进入到NioEventLoop的run方法

select方法就是轮询当前事件，由于一个NioEventLoop对应一个selector，这个select就是轮询注册到selector上的事件，ioRatio是控制processSelectedKeys和runAllTasks函数的执行时间，processSelectedKeys主要处理io相关的逻辑，runAllTasks是处理web线程到taskQueue的任务，ioRatio默认情况下是50，就是处理io事件和运行任务是1:1。

select方法执行逻辑

1.deadline以及任务穿插逻辑处理

上面的wakenUp是为了标识当前select操作是否是唤醒状态，当每次进行select操作时候，都会把wakenUp设置false，未唤醒状态，我们进入select方法.用nanoTime计算下当前时间，当前时间加上一个定时任务队列：定时任务队列是按照截止时间顺序排列的队列

2.阻塞式select

如果上面截止时间未到，并且当前任务序列为空的话，就进行一个阻塞式的select操作，timeoutMillis就是每次阻塞最大的时间，默认情况下是1，

3.避免jdk空轮询的BUG

每次进行到这个地方，就进行了一次阻塞式select操作，这里会记一下当前时间，如果selectCnt空轮询次数大于SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD（512），接下来Netty会调用rebuildSelector方法，来避免下一次空轮询发生，进入rebuildSelector方法

通过openSelector重新创建一个selector，然后将旧的key取消，创建到新的selector上去，并且和事件以及Netty封装的Channel绑定上去，

processSelectedKey执行逻辑

1.selected keySet优化

在创建NioEventLoop时会调用一个openSelector方法去创建底层的一一对应的selector，也就是io事件的运行器，

openSelector首先会调用jdk的一个api，provider去创建一个selector，接下来判断

我们进入SelectedSelectionKeySet

SelectedSelectionKeySet继承AbstractSet

Netty对selected keySet优化就是用数组替换selector，hashSet做到add方法时间复杂度O(1),

2.processSelectedKeysOptimized

进入NioEventLoop的run方法，进去processSelectedKeys方法

这里的selectedKeys就是经过优化的selectedKeys，flip方法把数组返回过去

返回一个数组，接下来进入processSelectedKeysOptimized

每次通过for循环遍历这个SelectionKey[]数组，拿到selectedKeys ，拿到后把数组里的引用设置null，接下来拿到key的attachment，就是一个channel，然后调用processSelectedKey方法

首先拿到channel的unsafe，这个unsafe是和channel绑定的一个对象，

Netty默认情况下会通过反射将Select底层的一个HashSet转化成一个数组方式进行优化，然后在处理每一个key的时候，都会拿到对应的一个attachment，这个attachment就是再向select注册NioEventChannel事件的时候绑定的经过Netty封装后的channel。

runAllTask执行逻辑

我们进入SingleThreadEventExecutor的execute方法，addTask方法

进入offerTask方法

向taskQueue添加task，这是普通任务的创建和任务的添加，除了这普通任务队列，还有定时任务队列

我们进入AbstractScheduledEventExecutor的schedule方法

就是把你的任务包装成ScheduledFutureTask，然后调用schedule方法，我们进入schedule方法

看这个schedule方法是inEventLoop发起的schedule，还是在外部线程发起的schedule，如果是外部线程发起的schedule，就把添加操作变成线程安全的操作，如果是在inEventLoop发起的那么直接进行添加，为什么这样做，因为scheduledTaskQueue是个普通的PriorityQueue，

task的分类和添加

任务的聚合

三个问题

默认情况下，Netty服务端起多少线程？何时启动？

不传参数时，默认两倍CPU核数的线程，在调用execute方法的时候判断是否在本线程，如果在本线程说明线程已启动，如果是在外部线程调用execute方法，首先调用startThread方法，这个方法首先会判断当前线程是否有启动，如果没有启动，则启动这个线程。
Netty是如何解决jdk空轮询BUG的？

通过计数的方式去判断，如果当前阻塞的select操作，实际上并没有花这么长时间，那么旧可能触发空轮询，默认条件下，这种情况达到512次，就重建一个select，把之前select所有的key重新移交到新的select的key上，通过这种方式来巧妙的避免了jdk空轮询BUG。
Netty如何保证异步串行无锁化

在所有Web线程去调用EventLoop或Channel方法时，通过inEventLoop方法来判断得出是否是外部线程，在这种情况下就把所有外部操作封装成task，塞到MpsQueue中，然后再NioEventLoop执行逻辑的第三个过程，这一task会被挨个执行。