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NioEventLoop源碼解析

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「源碼學(xué)徒」，作者皇甫嗷嗷叫 。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系源碼學(xué)徒公眾號。

創(chuàng)新互聯(lián)專注于呼圖壁企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),響應(yīng)式網(wǎng)站,成都商城網(wǎng)站開發(fā)。呼圖壁網(wǎng)站建設(shè)公司,為呼圖壁等地區(qū)提供建站服務(wù)。全流程按需網(wǎng)站制作，專業(yè)設(shè)計，全程項(xiàng)目跟蹤，創(chuàng)新互聯(lián)專業(yè)和態(tài)度為您提供的服務(wù)

 源碼分析

上一節(jié)課，我們就 new NioEventLoopGroup();的初始化過程做了一個深度的解析，后來我們發(fā)現(xiàn)，NioEventLoopGroup在初始化過程中會構(gòu)建一個執(zhí)行器數(shù)組，數(shù)組內(nèi)部存儲的元素是NioEventLoop類型的，但是NioEventLoop是什么呢?為什么說他是Netty的精髓呢?

我們直接進(jìn)入到NioEventLoop看他的構(gòu)造方法：

上一節(jié)課我們是在循環(huán)填充執(zhí)行器數(shù)組的過程中創(chuàng)建的，具體參見上一節(jié)課的for循環(huán)中的 newChild方法，這里直接分析源碼

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. NioEventLoop(NioEventLoopGroup parent, Executor executor, SelectorProvider selectorProvider, 
    2. 
  
  
  
  
  2.              SelectStrategy strategy, RejectedExecutionHandler rejectedExecutionHandler, 
    3. 
  
  
  
  
  3.              EventLoopTaskQueueFactory queueFactory) { 
    4. 
  
  
  
  
  4.     //保存外部線程任務(wù)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.

關(guān)于super我們一會再往后追

一、保存選擇器生產(chǎn)者

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

是綁定了一個類似于生產(chǎn)者的東西，使我們再初始化NioEventLoopGroup的時候初始化的，使用該生產(chǎn)者，后續(xù)可以獲取選擇器或者Socket通道等!

二、保存選擇器

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

保存一個默認(rèn)的選擇策略到NioEventLoop對象里面

三、開啟一個選擇器

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

開啟一個選擇器包裝對象，內(nèi)含一個選擇器!Netty官方為了Netty性能的進(jìn)一步優(yōu)化，喪心病狂的對這個選擇器也進(jìn)行了優(yōu)化，我們跟進(jìn)一下openSelector方法，看看他是如何優(yōu)化的，內(nèi)部代碼比較復(fù)雜，我們逐行分析：

1. 獲取原始的選擇器

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

使用原始的生產(chǎn)者對象，獲取一個原始的選擇器，后續(xù)使用!

2. 判斷是否啟動用選擇器優(yōu)化

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. //禁用優(yōu)化選項(xiàng)  默認(rèn)false 
    2. 
  
  
  
  
  2. if (DISABLE_KEY_SET_OPTIMIZATION) { 
    3. 
  
  
  
  
  3.     //如果不優(yōu)化那么就直接包裝原始的選擇器 
    4. 
  
  
  
  
  4.     return new SelectorTuple(unwrappedSelector); 
    5. 
  
  
  
  
  5. } 
    6.

DISABLE_KEY_SET_OPTIMIZATION默認(rèn)為false, 當(dāng)禁用優(yōu)化的時候，會將selector選擇器直接進(jìn)行包裝返回! 默認(rèn)會進(jìn)行優(yōu)化，所以一般不會進(jìn)這個邏輯分支!

3. 獲取一個選擇器的類的對象

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. //如果需要優(yōu)化  
    2. 
  
  
  
  
  2. //反射獲取對應(yīng)的類的對象 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. 
 
 
 
 
    這個代碼是返回一個 SelectorImpl的Class對象，這里是返回SelectorImpl的Class對象！我們由上述代碼可以看出來，如果獲取失敗，會返回一個異常，異常的話肯定不行，所以就要對可能會發(fā)生的異常做出操作：
    

     
 
 
 
      
  
  
  
  
    1. //如果沒有獲取成功 
      2. 
  
  
  
  
    2. f (!(maybeSelectorImplClass instanceof Class) || 
      3. 
  
  
  
  
    3.    // 確保當(dāng)前的選擇器實(shí)現(xiàn)是我們可以檢測到的。  判斷是 unwrappedSelector的子類或者同類 
      4. 
  
  
  
  
    4.    !((Class) maybeSelectorImplClass).isAssignableFrom(unwrappedSelector.getClass())) { 
      5. 
  
  
  
  
    5.    //發(fā)生異常 
      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.    //還是包裝為未優(yōu)化的選擇器 
      11. 
  
  
  
  
    11.    return new SelectorTuple(unwrappedSelector); 
      12. 
 
 
 
 
    如果發(fā)生了異常，或者獲取的和原始選擇器不是一個對象，就還使用原始選擇器包裝返回！
    

    4. 創(chuàng)建一個優(yōu)化后的selectKeys
    

     
 
 
 
      
  
  
  
  
    1. final SelectedSelectionKeySet selectedKeySet = new SelectedSelectionKeySet(); 
      2. 
 
 
 
 
    使用過NIO的都應(yīng)該知道，使用選擇器是能夠獲取一個事件的Set集合的，這里Netty官方自己實(shí)現(xiàn)了一個Set集合，內(nèi)部使用數(shù)組來進(jìn)行優(yōu)化！因?yàn)镠ashset集合是使用HashMap方法來實(shí)現(xiàn)的，(this ->Object)  再添加元素的時候如果發(fā)生了hash碰撞的話會遍歷hash槽上的鏈表  算法復(fù)雜度為O(n)，但是數(shù)組不一樣  數(shù)組是O(1)  所以Netty官方使用數(shù)組來優(yōu)化選擇器事件集合  默認(rèn)是1024  滿了之后2倍擴(kuò)容!
    大家可以簡單的把它看做一個Set集合，只不過他是使用數(shù)組的形式來實(shí)現(xiàn)的！內(nèi)部重寫了add、size、iterator的方法，其余方法全部廢棄！
    這個是Netty對選擇器優(yōu)化的一個重要對象，使得再追加事件的時候，算法復(fù)雜度由O(N)直接變?yōu)榱薕(1)!
    

    5. 開始進(jìn)行反射替換selectedKeys
    

     
 
 
 
      
  
  
  
  
    1. //開始進(jìn)行反射替換 
      2. 
  
  
  
  
    2. Object maybeException = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() { 
  
  
  
  
    3.     @Override 
      4. 
  
  
  
  
    4.     public Object run() { 
      5. 
  
  
  
  
    5.         try { 
      6. 
  
  
  
  
    6.             //獲取選擇器事件中的 事件對象 selectedKeys的屬性對象 
      7. 
  
  
  
  
    7.             Field selectedKeysField = selectorImplClass.getDeclaredField("selectedKeys"); 
      8. 
  
  
  
  
    8.             //獲取公開選擇的密鑰 
      9. 
  
  
  
  
    9.             Field publicSelectedKeysField = selectorImplClass.getDeclaredField("publicSelectedKeys"); 
      10. 
  
  
  
  
    10.  
      11. 
  
  
  
  
    11.             //java9且存在 Unsafe的情況下 直接替換內(nèi)存空間的數(shù)據(jù) 
      12. 
  
  
  
  
    12.             if (PlatformDependent.javaVersion() >= 9 && PlatformDependent.hasUnsafe()) { 
      13. 
  
  
  
  
    13.                 // 讓我們嘗試使用sun.misc.Unsafe替換SelectionKeySet。 
      14. 
  
  
  
  
    14.                 // 這使我們也可以在Java9 +中執(zhí)行此操作，而無需任何額外的標(biāo)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.                 // 如果沒法直接替換內(nèi)存空間的數(shù)據(jù) 就想辦法用反射 
      27. 
  
  
  
  
    27.             } 
      28. 
  
  
  
  
    28.             //java8或者java9+上述未操作完成的 使用反射來替換 
      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.             //開始進(jìn)行替換  將我們創(chuàng)建的優(yōu)化后的事件數(shù)組來反射的替換進(jìn)選擇器中 
      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. 
 
 
 
 
      代碼雖然多，但是，邏輯比較簡單！
      

        

      1. 首先獲取SelectorImpl類對象的 selectedKeys屬性和publicSelectedKeys屬性！
        2. 

      2. 判斷使用的JDK版本是不是9以上，如果使用的9的話，直接操作JAVA的Unsafe對象操作系統(tǒng)的內(nèi)存空間！有關(guān)Unsafe的介紹，再零拷貝章節(jié)介紹的很詳細(xì)，可以復(fù)習(xí)零拷貝章節(jié)！ 我們這里使用的JDK8
        3. 

      3. 如果使用的是JDK8，使用反射，將我們創(chuàng)建出來的SelectedKeys的優(yōu)化對象SelectedSelectionKeySet反射的替換進(jìn)unwrappedSelector這個原始的選擇器！
        4. 

      

      6. 包裝選擇器
      

       
 
 
 
        
  
  
  
  
      1. return new SelectorTuple(unwrappedSelector, new SelectedSelectionKeySetSelector(unwrappedSelector, selectedKeySet)); 
        2. 
 
 
 
 
      首先把unwrappedSelector選擇器包裝為 SelectedSelectionKeySetSelector包裝類！
      再把unwrappedSelector和SelectedSelectionKeySetSelector對應(yīng)起來，包裝Wie元組返回！
      

      四、保存優(yōu)化后的選擇器和原始選擇器
       
 
 
 
        
  
  
  
  
      1. this.selector = selectorTuple.selector; 
        2. 
  
  
  
  
      2. this.unwrappedSelector = selectorTuple.unwrappedSelector; 
        3. 
 
 
 
 
      五、調(diào)用父類，創(chuàng)建隊列
      

       
 
 
 
        
  
  
  
  
      1. super(parent, executor, false, newTaskQueue(queueFactory),  
        2. 
  
  
  
  
      2.       newTaskQueue(queueFactory),rejectedExecutionHandler); 
        3. 
 
 
 
 
      首先，他會通過newTaskQueue構(gòu)建兩個隊列 ,這兩個隊列是什么類型的呢？
      

      上一節(jié)課我們分析過，queueFactory == null，所以會走如圖分支代碼，DEFAULT_MAX_PENDING_TASKS如果沒有指定的話，默認(rèn)是Integer.MAX，最小為16！我們進(jìn)入到 該分支代碼看一下，他創(chuàng)建的是一個什么隊列：
      

       
 
 
 
        
  
  
  
  
      1. public static  Queue newMpscQueue() { 
        2. 
  
  
  
  
      2.     return Mpsc.newMpscQueue(); 
        3. 
  
  
  
  
      3. } 
        4. 
 
 
 
 
      可以看出他創(chuàng)建的是一個Mpsc隊列，他是一個多生產(chǎn)者，單消費(fèi)者隊列，是由jctools框架提供的，后續(xù)如果可以，我會具體對該隊列進(jìn)行一個講解，我們到這里就知道，再創(chuàng)建NIOEventLoop的時候，向父類內(nèi)部傳遞了兩個Mpsc隊列，我們繼續(xù)回到主線：
      進(jìn)入到super(xxx)的源碼中：
      

       
 
 
 
        
  
  
  
  
      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.     //保存一個 tailTasks  尾部隊列 
        5. 
  
  
  
  
      5.     tailTasks = ObjectUtil.checkNotNull(tailTaskQueue, "tailTaskQueue"); 
        6. 
  
  
  
  
      6. } 
        7. 
 
 
 
 
      這里會保存一個隊列，尾部隊列，這個尾部隊列，官方的意思是想對Netty 的運(yùn)行狀態(tài)做一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)，例如任務(wù)循環(huán)的耗時、占用物理內(nèi)存的大小等等，但是實(shí)際上應(yīng)用tailTasks的場景極少，這里不做太多講解！
      我們繼續(xù)跟進(jìn)到super方法源碼里面：
      

       
 
 
 
        
  
  
  
  
      1. //parent   線程執(zhí)行器   false   mpsc隊列    拒絕策略 
        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.     //保存線程執(zhí)行器 
        9. 
  
  
  
  
      9.     this.executor = ThreadExecutorMap.apply(executor, this); 
        10. 
  
  
  
  
      10.     //創(chuàng)建一個隊列 Mpscq，外部線程執(zhí)行的時候使用這個隊列（不是在EventLoop的線程內(nèi)執(zhí)行的時候）  newTaskQueue(queueFactory) 
        11. 
  
  
  
  
      11.     this.taskQueue = ObjectUtil.checkNotNull(taskQueue, "taskQueue"); 
        12. 
  
  
  
  
      12.     //保存拒絕策略 
        13. 
  
  
  
  
      13.     this.rejectedExecutionHandler = ObjectUtil.checkNotNull(rejectedHandler, "rejectedHandler"); 
        14. 
  
  
  
  
      14. } 
        15. 
 
 
 
 
      這里是進(jìn)一步保存，將該NioEventLoop對應(yīng)的線程執(zhí)行器  、MpscQuerey任務(wù)隊列、對應(yīng)的拒絕策略保存起來！  大家再后續(xù)看到使用對應(yīng)變量的代碼千萬不要覺得陌生哦！
      

      總結(jié)
      創(chuàng)建和保存了兩個多生產(chǎn)者單消費(fèi)者隊列tailTasks和taskQueue
      保存一個線程執(zhí)行器executor
      保存一個拒絕策略，該拒絕策略主要用于隊列滿了之后如何處理！
      保存一個選擇器生產(chǎn)者！
      創(chuàng)建一個優(yōu)化后的選擇器，并進(jìn)行保存！
      將原始選擇器和優(yōu)化后的選擇器進(jìn)行保存！
                                                      
      
                                                本文標(biāo)題：NioEventLoop源碼解析                                                
      
                                                文章網(wǎng)址：http://www.dlmjj.cn/article/dpgjees.html