摘要：我想這很好的解釋了中，僅僅一個(gè)都這么復(fù)雜，在單線程或者說(shuō)串行的程序中，編程往往是很簡(jiǎn)單的，說(shuō)白了就是調(diào)用，調(diào)用，調(diào)用然后返回。

這次停更很久了，原因是中途迷茫了一段時(shí)間，不過(guò)最近調(diào)整過(guò)來(lái)了。不過(guò)有點(diǎn)要說(shuō)下，前幾天和業(yè)內(nèi)某個(gè)大佬聊天，收獲很多，所以這篇博文和之前也會(huì)不太一樣，我們會(huì)先從如果是我自己去實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能需要怎么做開(kāi)始，然后去看netty源碼，與自己的實(shí)現(xiàn)做對(duì)比。

Netty有基于很多IO的實(shí)現(xiàn)(BIO/OIO/NIO...)，而我們最常用的也就是NIO了，我們這次分析源碼，也是基于NIO的實(shí)現(xiàn)，前提條件要先弄清楚NIO的流程，再分析Netty是怎么基于他開(kāi)發(fā)出這個(gè)高性能網(wǎng)絡(luò)框架的，這里我們先來(lái)簡(jiǎn)單的復(fù)習(xí)下，已經(jīng)熟悉的同學(xué)可以跳過(guò)不看了。

拋開(kāi)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，我們把NIO服務(wù)端監(jiān)聽(tīng)分成四個(gè)步驟

channel初始化

注冊(cè) selector到 channel上

channel綁定端口

循環(huán)select 等待事件

其中第二步又分為幾個(gè)小步驟

創(chuàng)建selector

調(diào)用channel的register

然后第四步也分為幾個(gè)步驟

selector.select(或者幾個(gè)帶參的重寫(xiě)方法)

處理所有的selectedKey

然后再繼續(xù)分解：[處理所有的selectedKey]

獲取selectedKey的channel

根據(jù)selectedKey的狀態(tài)處理channel

其中需要注意的是：如果key的狀態(tài)(或者說(shuō)是readyops)是accept的話，需要把channel轉(zhuǎn)成ServerSocktChannel然后通過(guò)accept獲取新的channel，再把這個(gè)selector注冊(cè)到這個(gè)channel中去。如果是其他的讀寫(xiě)狀態(tài)的話，獲取的channel要轉(zhuǎn)為SocketChannel，然后進(jìn)行操作。

通過(guò)NIO的復(fù)習(xí)，我們可以看到一個(gè)完整的NIO的創(chuàng)建流程。在之前的兩篇博文中，我們實(shí)現(xiàn)了第一步初始化以及第三步綁定端口的流程，現(xiàn)在我們先來(lái)實(shí)現(xiàn)channel的register。

這里多提一句，網(wǎng)上很多人都是在bind端口之后，再channel register的，但是其實(shí)這個(gè)前后順序并沒(méi)有關(guān)系，Netty中則是在bind之前進(jìn)行的。

先看下之前的代碼，我們?cè)赿oBind方法中，先實(shí)例化了一個(gè)channel，然后調(diào)用channel的bind方法。

 private  void doBind(Integer port){
        Channel channel = channelFactory.newChannel();
        channel.bind(new InetSocketAddress(port));
}

這樣看，我們現(xiàn)在需要做的就是在這兩行代碼中插入一段channel register的代碼就可以了，那是不是可以這樣，Channel中新增一個(gè)register接口，然后在實(shí)現(xiàn)類(lèi)中去實(shí)現(xiàn)他，最后在這里中間寫(xiě)一句channel.register，貌似看起來(lái)沒(méi)問(wèn)題啊，不管怎么樣，先動(dòng)手實(shí)現(xiàn)下。

/* in Channel Interface */
void register(Selector selector);

/* in AbstractNioChannel */
@Override
public void register(Selector selector)  throws ClosedChannelException {
    ch().register(selector,0,null);
}
/*in AbstractBootstrap*/
try {
    channel.register(Selector.open());
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

我們最后的doBind看起來(lái)就會(huì)是這樣

 private  void doBind(Integer port){
        Channel channel = channelFactory.newChannel();
        try {
            channel.register(Selector.open());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        channel.bind(new InetSocketAddress(port));
    }

功能貌似是實(shí)現(xiàn)了。。。但是，看起來(lái)是不是有些問(wèn)題？

沒(méi)錯(cuò)，首先看起來(lái)很丑，try/catch一大塊的很難看，但其次拋去美觀問(wèn)題不談，這么寫(xiě)不符合設(shè)計(jì)思想，我這個(gè)類(lèi)是一個(gè)抽象的啟動(dòng)類(lèi)，但是這個(gè)register只是NIO的寫(xiě)法，那BIO，AIO...其他IO實(shí)現(xiàn)怎么辦?

那我們先來(lái)做下最簡(jiǎn)單的改造，軟件不就是在一次次的重構(gòu)中，慢慢成長(zhǎng)起來(lái)的嘛。我簡(jiǎn)單的分了下步驟。

Channel接口更改，取消入?yún)⒑彤惓伋?/p>

    void register();

抽象實(shí)現(xiàn)類(lèi)中增加新的帶參方法，供接口方法調(diào)用

@Override
public void register(){
    try {
            register(Selector.open());
    } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
    }
}

private void register(Selector selector) throws ClosedChannelException {
    ch().register(selector,0,null);
}

doBind內(nèi)register調(diào)用

private  void doBind(Integer port){
    Channel channel = channelFactory.newChannel();
    channel.register();
    channel.bind(new InetSocketAddress(port));
}

這樣看，代碼是不是美觀很多？最關(guān)鍵的是，此時(shí)的我們的抽象啟動(dòng)類(lèi)里，真正做到了抽象，不管什么IO實(shí)現(xiàn)，都會(huì)去調(diào)用自身Channel實(shí)現(xiàn)的register方法。

目前來(lái)看還挺不錯(cuò)的，接下來(lái)看下Netty是怎么實(shí)現(xiàn)的吧，自己寫(xiě)的思路對(duì)的，但是肯定有很多地方?jīng)]考慮到的。

Netty中，doBind方法里是包裝了一個(gè)initAndRegister方法去完成初始化和注冊(cè)地功能，這里我們直接看下initAndRegister這個(gè)方法體,看下Netty怎么做的

是不是和我們寫(xiě)的差不多呢，先實(shí)例化一個(gè)channel，然后再進(jìn)行register的，不過(guò)有兩點(diǎn)不同的地方，其是register之前先要調(diào)用一個(gè)init方法，玩過(guò)Netty的應(yīng)該都清楚，主要是處理我們自定義的一些配置的，這里我們先不提，等后面再說(shuō)。先來(lái)說(shuō)下第二個(gè)不同，也就是register方法。

我們的代碼里，是直接通過(guò)擴(kuò)展channel的接口，直接調(diào)用channel的register的方法的，但是Netty這里則是通過(guò)group(包含了Netty很重要的一個(gè)角色EventLoop，我們后面會(huì)詳細(xì)說(shuō)他)，傳入channel對(duì)象，然后再去調(diào)用channel的register方法，不信，我們看下他的調(diào)用鏈。

撇去Netty復(fù)雜的繼承關(guān)系，我們最終定位到方法的最終調(diào)用的地方，SingleThreadEventLoop里

我們可以看到，register方法里，先是包裝了一個(gè)promise對(duì)象(實(shí)現(xiàn)promise接口的對(duì)象，這里維護(hù)了channel對(duì)象和這個(gè)eventloop對(duì)象，題外話：promise接口其實(shí)是future接口的一個(gè)超集)，然后調(diào)用了promise里的channel的unsafe對(duì)象的register(ps:好繞口的感覺(jué))，這個(gè)unsafe就是channel的一個(gè)內(nèi)部類(lèi)，感覺(jué)越來(lái)越接近了，我們就到unsafe里面看下register方法吧。

這下應(yīng)該很清晰了吧，unsafe的register里又調(diào)用了doRegister，然后就和我們的方法差不多了，這里的javaChannel其實(shí)就是JAVA NIO的channel對(duì)象，唯一不同的就是這里的selector不是open出來(lái)的，而是早在eventloop初始化的時(shí)候就存下來(lái)了，可能有人會(huì)問(wèn)：這里eventloop是怎么來(lái)的呢？答案就在上面，在調(diào)用unsafe的register的時(shí)候，我們傳入了兩個(gè)對(duì)象，第一個(gè)this就是指向的eventloop(別忘了我們是在eventloop里調(diào)用的register)。然后就是把this(AbstractNioChannel)作為register的第三個(gè)參數(shù)(后面可以通過(guò)selectedKey.attachment獲取到)

Netty中怎么做的我們也看過(guò)了，相信你和我一樣，有很多疑問(wèn)(大神們請(qǐng)自動(dòng)無(wú)視)。這里我舉出我覺(jué)得比較重要的兩個(gè)。

為什么一個(gè)注冊(cè)這么復(fù)雜？明明用原生NIO只需要一行就搞定的，又是promise又是unsafe，在channel.register之間抽象出來(lái)兩層。

為什么最后的doRegister里，要用一個(gè)無(wú)限循環(huán)包起來(lái)呢？

答案還是要從源碼里獲得,先看下eventloop的register的接口注釋

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是把eventloop對(duì)象注冊(cè)到channel里，并且要能知道注冊(cè)的結(jié)果，并且返回。這句話，可能有些同學(xué)不太明白，這是Java中的異步調(diào)用，我們傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)的Java web程序，我們所處理的基本都是單線程的模式，首先這符合人的大腦的習(xí)慣嘛(人的大腦本質(zhì)是串行處理事情的)，其次是多線程的部分，框架和容器已經(jīng)幫我做好了，所以可能會(huì)不太理解異步這個(gè)概念。

然后再看下unsafe這個(gè)register接口的注釋

看到了吧，執(zhí)行promise的channel的注冊(cè)并在完成的時(shí)候通知返回，這是靠一個(gè)叫觀察者模式來(lái)完成的，具體的內(nèi)容在下一章會(huì)詳細(xì)講解。

我想這很好的解釋了Netty中，僅僅一個(gè)register都這么復(fù)雜，在單線程或者說(shuō)串行的程序中，編程往往是很簡(jiǎn)單的，說(shuō)白了就是調(diào)用，調(diào)用，調(diào)用然后返回。但Netty是個(gè)充滿并行和異步的程序，所以光從設(shè)計(jì)上就會(huì)比較復(fù)雜，這讓我想起了沈神說(shuō)的一句話：簡(jiǎn)單的容易理解的模型性能都差，性能好的都很復(fù)雜。雖然他指的是數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，但是我覺(jué)得道理是相通的。

還有一點(diǎn)就是這些設(shè)計(jì)也是為了同時(shí)兼容服務(wù)端和客戶(hù)端，軟件開(kāi)發(fā)的思想里，很重要的一點(diǎn)就是復(fù)用。這也是為什么會(huì)有第二個(gè)疑問(wèn)，我們還是要看下注釋。

jdk的register的注釋說(shuō)明，如果這個(gè)channel已經(jīng)被注冊(cè)過(guò)了，并且再次注冊(cè)的過(guò)程中連接斷了，則會(huì)拋出這個(gè)CanceledKeyException異常，那么這里捕獲了異常并且調(diào)用select.selectNow，理論上會(huì)從selector中移除這個(gè)無(wú)效的channel，但是事實(shí)上并沒(méi)有，所以下面也寫(xiě)到了，可能是個(gè)jdk bug，所以要顯示的往外繼續(xù)拋出異常。

仔細(xì)想想，如果僅僅是服務(wù)端的channel register，怎么可能發(fā)生上述的情況呢，所以這里的doRegister同時(shí)也是客戶(hù)端channel復(fù)用的注冊(cè)方法。

這一章差不多就結(jié)束了，我們做了哪些事情呢？

復(fù)習(xí)Java NIO 流程

動(dòng)手實(shí)現(xiàn)channel register

讀Netty源碼，理解Netty是如何實(shí)現(xiàn)register以及為什么這樣實(shí)現(xiàn)的

軟件開(kāi)發(fā)的思想

然后畫(huà)個(gè)簡(jiǎn)單的圖來(lái)總結(jié)下把。

接下來(lái)在實(shí)現(xiàn)循環(huán)select監(jiān)聽(tīng)和處理事件之前，我們先實(shí)現(xiàn)一下Netty中一個(gè)很重要的EventLoop，并且了解下運(yùn)用到的異步框架(Future and Promise)，希望我的拖延癥得到解決，應(yīng)該在下周會(huì)寫(xiě)出來(lái)。。。

希望同學(xué)們看到后會(huì)有收獲，如果我有理解不對(duì)的地方，歡迎來(lái)指正。