NioEventLoop源码解析

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 源码分析

上一节课，我们就 new NioEventLoopGroup();的初始化过程做了一个深度的解析，后来我们发现，NioEventLoopGroup在初始化过程中会构建一个执行器数组，数组内部存储的元素是NioEventLoop类型的，但是NioEventLoop是什么呢?为什么说他是Netty的精髓呢?

我们直接进入到NioEventLoop看他的构造方法：

上一节课我们是在循环填充执行器数组的过程中创建的，具体参见上一节课的for循环中的 newChild方法，这里直接分析源码

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. NioEventLoop(NioEventLoopGroup parent, Executor executor, SelectorProvider selectorProvider, 
    2. 
  
  
  
  
  2.              SelectStrategy strategy, RejectedExecutionHandler rejectedExecutionHandler, 
    3. 
  
  
  
  
  3.              EventLoopTaskQueueFactory queueFactory) { 
    4. 
  
  
  
  
  4.     //保存外部线程任务newTaskQueue(queueFactory) 
    5. 
  
  
  
  
  5.     super(parent, executor, false, newTaskQueue(queueFactory), newTaskQueue(queueFactory), 
    6. 
  
  
  
  
  6.           rejectedExecutionHandler); 
    7. 
  
  
  
  
  7.     this.provider = ObjectUtil.checkNotNull(selectorProvider, "selectorProvider"); 
    8. 
  
  
  
  
  8.     this.selectStrategy = ObjectUtil.checkNotNull(strategy, "selectStrategy"); 
    9. 
  
  
  
  
  9.     final SelectorTuple selectorTuple = openSelector(); 
    10. 
  
  
  
  
  10.     this.selector = selectorTuple.selector; 
    11. 
  
  
  
  
  11.     this.unwrappedSelector = selectorTuple.unwrappedSelector; 
    12. 
  
  
  
  
  12. } 
    13.

关于super我们一会再往后追

一、保存选择器生产者

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. this.provider = ObjectUtil.checkNotNull(selectorProvider, "selectorProvider"); 
    2.

是绑定了一个类似于生产者的东西，使我们再初始化NioEventLoopGroup的时候初始化的，使用该生产者，后续可以获取选择器或者Socket通道等!

二、保存选择器

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. this.selectStrategy = ObjectUtil.checkNotNull(strategy, "selectStrategy"); 
    2.

保存一个默认的选择策略到NioEventLoop对象里面

三、开启一个选择器

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. final SelectorTuple selectorTuple = openSelector(); 
    2.

开启一个选择器包装对象，内含一个选择器!Netty官方为了Netty性能的进一步优化，丧心病狂的对这个选择器也进行了优化，我们跟进一下openSelector方法，看看他是如何优化的，内部代码比较复杂，我们逐行分析：

1. 获取原始的选择器

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. unwrappedSelector = provider.openSelector(); 
    2.

使用原始的生产者对象，获取一个原始的选择器，后续使用!

2. 判断是否启动用选择器优化

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. //禁用优化选项  默认false 
    2. 
  
  
  
  
  2. if (DISABLE_KEY_SET_OPTIMIZATION) { 
    3. 
  
  
  
  
  3.     //如果不优化那么就直接包装原始的选择器 
    4. 
  
  
  
  
  4.     return new SelectorTuple(unwrappedSelector); 
    5. 
  
  
  
  
  5. } 
    6.

DISABLE_KEY_SET_OPTIMIZATION默认为false, 当禁用优化的时候，会将selector选择器直接进行包装返回! 默认会进行优化，所以一般不会进这个逻辑分支!

3. 获取一个选择器的类的对象

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. //如果需要优化  
    2. 
  
  
  
  
  2. //反射获取对应的类的对象 SelectorImpl 
    3. 
  
  
  
  
  3. Object maybeSelectorImplClass = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() { 
  
  
  
  
  4.     @Override 
    5. 
  
  
  
  
  5.     public Object run() { 
    6. 
  
  
  
  
  6.         try { 
    7. 
  
  
  
  
  7.             return Class.forName( 
    8. 
  
  
  
  
  8.                 "sun.nio.ch.SelectorImpl", 
    9. 
  
  
  
  
  9.                 false, 
    10. 
  
  
  
  
  10.                 PlatformDependent.getSystemClassLoader()); 
    11. 
  
  
  
  
  11.         } catch (Throwable cause) { 
    12. 
  
  
  
  
  12.             return cause; 
    13. 
  
  
  
  
  13.         } 
    14. 
  
  
  
  
  14.     } 
    15. 
  
  
  
  
  15. }); 
    16. 
 
 
 
 
    这个代码是返回一个 SelectorImpl的Class对象，这里是返回SelectorImpl的Class对象！我们由上述代码可以看出来，如果获取失败，会返回一个异常，异常的话肯定不行，所以就要对可能会发生的异常做出操作：
    

     
 
 
 
      
  
  
  
  
    1. //如果没有获取成功 
      2. 
  
  
  
  
    2. f (!(maybeSelectorImplClass instanceof Class) || 
      3. 
  
  
  
  
    3.    // 确保当前的选择器实现是我们可以检测到的。  判断是 unwrappedSelector的子类或者同类 
      4. 
  
  
  
  
    4.    !((Class) maybeSelectorImplClass).isAssignableFrom(unwrappedSelector.getClass())) { 
      5. 
  
  
  
  
    5.    //发生异常 
      6. 
  
  
  
  
    6.    if (maybeSelectorImplClass instanceof Throwable) { 
      7. 
  
  
  
  
    7.        Throwable t = (Throwable) maybeSelectorImplClass; 
      8. 
  
  
  
  
    8.        logger.trace("failed to instrument a special java.util.Set into: {}", unwrappedSelector, t); 
      9. 
  
  
  
  
    9.    } 
      10. 
  
  
  
  
    10.    //还是包装为未优化的选择器 
      11. 
  
  
  
  
    11.    return new SelectorTuple(unwrappedSelector); 
      12. 
 
 
 
 
    如果发生了异常，或者获取的和原始选择器不是一个对象，就还使用原始选择器包装返回！
    

    4. 创建一个优化后的selectKeys
    

     
 
 
 
      
  
  
  
  
    1. final SelectedSelectionKeySet selectedKeySet = new SelectedSelectionKeySet(); 
      2. 
 
 
 
 
    使用过NIO的都应该知道，使用选择器是能够获取一个事件的Set集合的，这里Netty官方自己实现了一个Set集合，内部使用数组来进行优化！因为Hashset集合是使用HashMap方法来实现的，(this ->Object)  再添加元素的时候如果发生了hash碰撞的话会遍历hash槽上的链表  算法复杂度为O(n)，但是数组不一样  数组是O(1)  所以Netty官方使用数组来优化选择器事件集合  默认是1024  满了之后2倍扩容!
    大家可以简单的把它看做一个Set集合，只不过他是使用数组的形式来实现的！内部重写了add、size、iterator的方法，其余方法全部废弃！
    这个是Netty对选择器优化的一个重要对象，使得再追加事件的时候，算法复杂度由O(N)直接变为了O(1)!
    

    5. 开始进行反射替换selectedKeys
    

     
 
 
 
      
  
  
  
  
    1. //开始进行反射替换 
      2. 
  
  
  
  
    2. Object maybeException = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() { 
  
  
  
  
    3.     @Override 
      4. 
  
  
  
  
    4.     public Object run() { 
      5. 
  
  
  
  
    5.         try { 
      6. 
  
  
  
  
    6.             //获取选择器事件中的 事件对象 selectedKeys的属性对象 
      7. 
  
  
  
  
    7.             Field selectedKeysField = selectorImplClass.getDeclaredField("selectedKeys"); 
      8. 
  
  
  
  
    8.             //获取公开选择的密钥 
      9. 
  
  
  
  
    9.             Field publicSelectedKeysField = selectorImplClass.getDeclaredField("publicSelectedKeys"); 
      10. 
  
  
  
  
    10.  
      11. 
  
  
  
  
    11.             //java9且存在 Unsafe的情况下 直接替换内存空间的数据 
      12. 
  
  
  
  
    12.             if (PlatformDependent.javaVersion() >= 9 && PlatformDependent.hasUnsafe()) { 
      13. 
  
  
  
  
    13.                 // 让我们尝试使用sun.misc.Unsafe替换SelectionKeySet。 
      14. 
  
  
  
  
    14.                 // 这使我们也可以在Java9 +中执行此操作，而无需任何额外的标志。 
      15. 
  
  
  
  
    15.                 long selectedKeysFieldOffset = PlatformDependent.objectFieldOffset(selectedKeysField); 
      16. 
  
  
  
  
    16.                 long publicSelectedKeysFieldOffset = 
      17. 
  
  
  
  
    17.                     PlatformDependent.objectFieldOffset(publicSelectedKeysField); 
      18. 
  
  
  
  
    18.  
      19. 
  
  
  
  
    19.                 if (selectedKeysFieldOffset != -1 && publicSelectedKeysFieldOffset != -1) { 
      20. 
  
  
  
  
    20.                     PlatformDependent.putObject( 
      21. 
  
  
  
  
    21.                         unwrappedSelector, selectedKeysFieldOffset, selectedKeySet); 
      22. 
  
  
  
  
    22.                     PlatformDependent.putObject( 
      23. 
  
  
  
  
    23.                         unwrappedSelector, publicSelectedKeysFieldOffset, selectedKeySet); 
      24. 
  
  
  
  
    24.                     return null; 
      25. 
  
  
  
  
    25.                 } 
      26. 
  
  
  
  
    26.                 // 如果没法直接替换内存空间的数据 就想办法用反射 
      27. 
  
  
  
  
    27.             } 
      28. 
  
  
  
  
    28.             //java8或者java9+上述未操作完成的 使用反射来替换 
      29. 
  
  
  
  
    29.             Throwable cause = ReflectionUtil.trySetAccessible(selectedKeysField, true); 
      30. 
  
  
  
  
    30.             if (cause != null) { 
      31. 
  
  
  
  
    31.                 return cause; 
      32. 
  
  
  
  
    32.             } 
      33. 
  
  
  
  
    33.             cause = ReflectionUtil.trySetAccessible(publicSelectedKeysField, true); 
      34. 
  
  
  
  
    34.             if (cause != null) { 
      35. 
  
  
  
  
    35.                 return cause; 
      36. 
  
  
  
  
    36.             } 
      37. 
  
  
  
  
    37.             //开始进行替换  将我们创建的优化后的事件数组来反射的替换进选择器中 
      38. 
  
  
  
  
    38.             selectedKeysField.set(unwrappedSelector, selectedKeySet); 
      39. 
  
  
  
  
    39.             publicSelectedKeysField.set(unwrappedSelector, selectedKeySet); 
      40. 
  
  
  
  
    40.             return null; 
      41. 
  
  
  
  
    41.         } catch (NoSuchFieldException e) { 
      42. 
  
  
  
  
    42.             return e; 
      43. 
  
  
  
  
    43.         } catch (IllegalAccessException e) { 
      44. 
  
  
  
  
    44.             return e; 
      45. 
  
  
  
  
    45.         } 
      46. 
  
  
  
  
    46.     } 
      47. 
  
  
  
  
    47. }); 
      48. 
 
 
 
 
      代码虽然多，但是，逻辑比较简单！
      

        

      1. 首先获取SelectorImpl类对象的 selectedKeys属性和publicSelectedKeys属性！
        2. 

      2. 判断使用的JDK版本是不是9以上，如果使用的9的话，直接操作JAVA的Unsafe对象操作系统的内存空间！有关Unsafe的介绍，再零拷贝章节介绍的很详细，可以复习零拷贝章节！ 我们这里使用的JDK8
        3. 

      3. 如果使用的是JDK8，使用反射，将我们创建出来的SelectedKeys的优化对象SelectedSelectionKeySet反射的替换进unwrappedSelector这个原始的选择器！
        4. 

      

      6. 包装选择器
      

       
 
 
 
        
  
  
  
  
      1. return new SelectorTuple(unwrappedSelector, new SelectedSelectionKeySetSelector(unwrappedSelector, selectedKeySet)); 
        2. 
 
 
 
 
      首先把unwrappedSelector选择器包装为 SelectedSelectionKeySetSelector包装类！
      再把unwrappedSelector和SelectedSelectionKeySetSelector对应起来，包装Wie元组返回！
      

      四、保存优化后的选择器和原始选择器
       
 
 
 
        
  
  
  
  
      1. this.selector = selectorTuple.selector; 
        2. 
  
  
  
  
      2. this.unwrappedSelector = selectorTuple.unwrappedSelector; 
        3. 
 
 
 
 
      五、调用父类，创建队列
      

       
 
 
 
        
  
  
  
  
      1. super(parent, executor, false, newTaskQueue(queueFactory),  
        2. 
  
  
  
  
      2.       newTaskQueue(queueFactory),rejectedExecutionHandler); 
        3. 
 
 
 
 
      首先，他会通过newTaskQueue构建两个队列 ,这两个队列是什么类型的呢？
      

      上一节课我们分析过，queueFactory == null，所以会走如图分支代码，DEFAULT_MAX_PENDING_TASKS如果没有指定的话，默认是Integer.MAX，最小为16！我们进入到 该分支代码看一下，他创建的是一个什么队列：
      

       
 
 
 
        
  
  
  
  
      1. public static  Queue newMpscQueue() { 
        2. 
  
  
  
  
      2.     return Mpsc.newMpscQueue(); 
        3. 
  
  
  
  
      3. } 
        4. 
 
 
 
 
      可以看出他创建的是一个Mpsc队列，他是一个多生产者，单消费者队列，是由jctools框架提供的，后续如果可以，我会具体对该队列进行一个讲解，我们到这里就知道，再创建NIOEventLoop的时候，向父类内部传递了两个Mpsc队列，我们继续回到主线：
      进入到super(xxx)的源码中：
      

       
 
 
 
        
  
  
  
  
      1. protected SingleThreadEventLoop(EventLoopGroup parent, Executor executor, boolean addTaskWakesUp, Queue taskQueue, Queue tailTaskQueue, 
        2. 
  
  
  
  
      2.                                     RejectedExecutionHandler rejectedExecutionHandler) { 
        3. 
  
  
  
  
      3.     super(parent, executor, addTaskWakesUp, taskQueue, rejectedExecutionHandler); 
        4. 
  
  
  
  
      4.     //保存一个 tailTasks  尾部队列 
        5. 
  
  
  
  
      5.     tailTasks = ObjectUtil.checkNotNull(tailTaskQueue, "tailTaskQueue"); 
        6. 
  
  
  
  
      6. } 
        7. 
 
 
 
 
      这里会保存一个队列，尾部队列，这个尾部队列，官方的意思是想对Netty 的运行状态做一些统计数据，例如任务循环的耗时、占用物理内存的大小等等，但是实际上应用tailTasks的场景极少，这里不做太多讲解！
      我们继续跟进到super方法源码里面：
      

       
 
 
 
        
  
  
  
  
      1. //parent   线程执行器   false   mpsc队列    拒绝策略 
        2. 
  
  
  
  
      2. protected SingleThreadEventExecutor(EventExecutorGroup parent, Executor executor, 
        3. 
  
  
  
  
      3.                                         boolean addTaskWakesUp, Queue taskQueue, 
        4. 
  
  
  
  
      4.                                           RejectedExecutionHandler rejectedHandler) { 
        5. 
  
  
  
  
      5.     super(parent); 
        6. 
  
  
  
  
      6.     this.addTaskWakesUp = addTaskWakesUp; 
        7. 
  
  
  
  
      7.     this.maxPendingTasks = DEFAULT_MAX_PENDING_EXECUTOR_TASKS; 
        8. 
  
  
  
  
      8.     //保存线程执行器 
        9. 
  
  
  
  
      9.     this.executor = ThreadExecutorMap.apply(executor, this); 
        10. 
  
  
  
  
      10.     //创建一个队列 Mpscq，外部线程执行的时候使用这个队列（不是在EventLoop的线程内执行的时候）  newTaskQueue(queueFactory) 
        11. 
  
  
  
  
      11.     this.taskQueue = ObjectUtil.checkNotNull(taskQueue, "taskQueue"); 
        12. 
  
  
  
  
      12.     //保存拒绝策略 
        13. 
  
  
  
  
      13.     this.rejectedExecutionHandler = ObjectUtil.checkNotNull(rejectedHandler, "rejectedHandler"); 
        14. 
  
  
  
  
      14. } 
        15. 
 
 
 
 
      这里是进一步保存，将该NioEventLoop对应的线程执行器  、MpscQuerey任务队列、对应的拒绝策略保存起来！  大家再后续看到使用对应变量的代码千万不要觉得陌生哦！
      

      总结
      创建和保存了两个多生产者单消费者队列tailTasks和taskQueue
      保存一个线程执行器executor
      保存一个拒绝策略，该拒绝策略主要用于队列满了之后如何处理！
      保存一个选择器生产者！
      创建一个优化后的选择器，并进行保存！
      将原始选择器和优化后的选择器进行保存！
                  
      
                分享文章：NioEventLoop源码解析
                
      
                文章网址：http://www.csdahua.cn/qtweb/news12/237612.html
            
      
            
      
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