Netty服务端启动源码解析

最新推荐文章于 2025-02-05 15:33:50 发布

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分类专栏： netty 文章标签： netty

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本文详细解析了Netty服务端启动的整个流程，包括Channel的创建与初始化、注册Selector及端口绑定等关键步骤。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

什么是Netty

异步事件驱动框架，用于快速开发高性能服务端和客户端
封装了JDK底层BIO和NIO模型，提供高度可用的API
自带编解码器解决拆包粘包问题，用户只用关心业务逻辑
精心设计的reactor线程模型支持高并发海量连接
自带各种协议栈让你处理任何一种通用协议都几乎不用亲自动手

Netty的抽象流程

首先，我们给出一张简单的socket运行流程，并用netty进行抽象描述，可如下图表示：

图中的每一个步骤，下面都对应的netty的一个组件，此处就不多做描述了，各位自行理解。

Demo代码

public final class Server {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childOption(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
                    .childAttr(AttributeKey.newInstance("childAttr"), "childAttrValue")
                    .handler(new ServerHandler())
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        public void initChannel(SocketChannel ch) {
                            ch.pipeline().addLast(new AuthHandler());
                            //..

                        }
                    });

            ChannelFuture f = b.bind(8888).sync();

            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

上面即是我本次用到的demo，采用的maven管理jar包，netty版本用到的是4.1.6.Final。

Netty服务端启动源码分析

1. 创建服务端Channel

首先调用bind()方法设置绑定端口，即用户代码的入口，bind()方法中调用initAndRegister()方法初始化并注册，而在initAndRegister()方法中，则使用了newChannel()方法创建服务端channel。在netty中创建服务端channel的方法，采用到了反射的机制。我们追踪源码跟进去就可以看到，如下：

bind方法中，return回doBind方法，doBand方法中调用initAndRegister()方法，点进去看initAndRegister()内，可以看到如下：

在initAndRegister()方法中，又调用了newChannel()方法，创建完服务端的channel后，再调用init(channel)用来初始化，我们先追踪newChannel方法，如下图：

从newChannel()方法，我们可以知道，clazz.newInstance()是通过反射机制来创建channel，而我们的DEMO中，clazz类是传过来的，如图：

从上图，可知道我们将NioServerSocketChannel.class传递给了channel方法处理，点进去channel方法，我们可以看到如下：

该方法，会将channelClass封装成一个ReflectiveChannelFactory，即把channelClass这个类传递给RefectiveChannelFactory构造方法，通过反射的方式来创建channel，而这个channelClass就是上面讲到的NioServerSocketChannel.class，我们先进去ReflectiveChannelFactory的构造方法，如下：

可以看出该方法实际上就是返回了传过来的NioServerSocketChannel，即调用了其无参构造函数。而至于在这个构造函数将干什么事，我们可以追踪下NioServerSocketChannel这个类。如下所示：

在这个无参构造函数，通过调用newSocket()方法，来创建底层的JDK底层的channel，点进去可以看到该方法，主要是通过SelectorProvider去调用JDK底层的openServerSocketChannel方法，从而去创建服务端的ServerSocketChannel，而这个ServerSocketChannel实际上就是JDK底层的channel。

上述基本就将服务端的channel创建完毕了，接下了查看其TCP参数的配置类，在NioServerSocketChannel下，同样可以看到下图代码：

该配置类也主要是通过构造函数来完成，将JDK创建完成的channel传进去，这个Config就是为了后续对TCP底层参数获取的时候，可以通过这个Config配置，config可以是serverSocket配置的一个抽象。

在config配置上方，我们可以看到该构造函数调用了父类的构造函数，点击进去，接下来分下下父类的构造函数，我们对父类构造函数进行追踪：

此处传进来的channel，是jdk底层创建完成的channel，ch.configureBlocking(false)这句话表明设置服务端的channel是一个非阻塞的过程。另外要注意的是，不过服务端的channel还是客户端的channel都继承一个AbstractChannel，另外点进去查看super(parent)，如下所示：

该构造函数主要是创建了三个属性，一个id就是channel的唯一标识，unsafe就是对应channel底层tcp读写相关操作的一个类（不建议直接拿来用），pipeline是服务端和客户端逻辑相关的一个逻辑链。

最后给出一个大纲，来粗略了解下NioServerSocketChannel类的构造函数主要做哪些事情。如下图所示：

首先通过newSocket()方法创建JDL底层的channel，接下来创建跟channel相关的config类，这个config类主要是跟channel相关的tcp参数的一些配置，然后，调用configureBlocking(false)这个方法，将服务端channel设置成非阻塞模式，最后在channel上创建pipelin。到此，创建Channel的部分就讲解完毕。

2. 初始化服务端Channel

初始化的大体方法调用，如下：

从上面这个大纲图，一一进行源码追踪。我们从上一小节中，initAndRegister()方法中的init()方法用来初始化channel，现在我们来追踪下init的源码，点击进入serverBootStrap的实现类：

这方法中，主要包含两个过程，一个获取用户自定义配置的Options，然后绑定到channel的config配置中，一个获取用户自定义的属性，然后绑定channel的属性中。然后看下面的:

上标记的操作其实都是一些简单操作，主要也是将用户自定义的选项和属性，用两个局部变量进行保存。属性配置完成之后，拿到服务端的pipline，pipline是在创建serverSocketChannel的时候创建的，把上面保存的两个属性传进去给pipline，代码如下：

pipeline还需要将用户自定义的handler处理链添加进去，配置进去后，在接下来的代码中，我们可以看到netty将自动添加连接器ServerBootstrapAcceptor，也相当于自带的handler，其中后面两个属性，是之前所定义的，而currentChildHandler是netty使用最外层链式调用的childHandler()方法，也是用户自定义的，而currentChildGroup，也是由最外层用户自定义确定的，如下图：

这图上的代码，也是我用来分析Netty的Demo。总的来说，初始化channel，保存用户自定义的属性，根据这zdn属性创建一个连接接入器，这个链接接入器每次accept上新的连接之后，都会使用这些属性对新的连接进行配置。

3. 注册selector

服务端的channel创建初始化完成之后，需要将channel注册到事件轮询器seletor上面去，回到initAndRegister()方法，查看到下面这条语句：

这个方法最终会调用到AbstractChannel的register方法，这个方法也是我们的入口：

AbstractChannel.this.eventLoop = eventLoop这句简单的赋值操作，告诉channel后续所有的IO事件相关的操作，都是交给eventLoop来处理， register0(promise)就是做一个实际的注册，进入register0，会发现它实际就只做了三件事情：

三件事就如同上述标注的一样，关注点主要在register方法上，点进去看abstractNioChannel方法，如下：

从中，我们可以看到netty的注册最终调用的还是jdk底层的register方法，如上面讲述到的，javachannel在创建服务端channel的时候，会创建jdk底层相关的channel，然后对这个channel保存到成员变量里面，保存的代码如下：

然后，我们接着看javachannel的register方法，该方法三个参数，第一个是需要注册到的selector，第二个opts是我们需要关心的事件，此处，不需要关注，输入的0，代表不关心任何事件，只是单独地把channel绑定到selector上面去，最后this属性是就意味着是服务端的channel，当selector轮询到java上面的读写事件，可以直接把这个this，也就是这个绑定的channel，针对这个netty的niochannel做一个事件的传播。

再回头看后面两个事情，其实，可以对应我们demo入口的handler：

进入ServerHandler()，如下：

运行下代码，会看到下面这输出：

这输出，基本上就是对应pipeline的两个过程，但要注意的是channelActive并不是对应pipeline的fireChannelActive方法，因为netty在这个过程只是做一个selector绑定操作，并没有绑定端口，所以isActive返回的是false。

最后，总结下绑定的过程：

先通过AbstractChannel.register(channel)作为一个入口，register方法中，将调用到eventLoop进行线程的绑定，同时调用register0方法进行实际注册，register0方法中，又实践上实现doRegister方法调用jdk底层进行注册，将当前channel绑定到selector上面去，同时调用invokeHandlerAddedIfNeeded方法和fireChannelRegistered方法进行事件传播，最终传播到我们的用户方法。

4. 端口绑定

先来张总结图大纲：

调用doBind()方法，将端口实际绑定到本地，doBind方法将会调用的jdk的javaChannel.doBind()方法，通过jdk底层的channel进行端口的绑定，端口绑定成功后，调用pipeline.fireChannelActive()，传播一个active事件，在传播的时候，会从HeadContext开始触发，HeadContext把这个事件向前传播的时候，最终会调用到HeadContext.readIfIsAutoRead()方法，而这个方法将会触发read事件，而这个read事件通过层层调用，最终会调用到服务端channel的beginRead方法，而这个beginRead方法完成向selector注册一个accept事件。

HeadContext.readIfIsAutoRead()方法将一个之前注册到selector上的事件，重新绑定成accept事件，有新连接进来，selector就会轮询到accept事件，最终就会将这个链接交给netty处理。

进入NioServerSocketChannel类中的doBind方法，如下：

这个方法主要负责两个事件，一个是doBind()方法，一个是调用pipeline方法fireChannelActive底层的事件，其中doBind()方法中代码如下：

要注意的是，当端口绑定之前wasActive的值为false，绑定完成后，isActive()返回为true，此时需要将active事件进行传播，会调用到下面这方法：

即先从HandlerContext方法先调用，传播过程中，会传播到：

点进去看doBeginRead方法：

首先拿到selectionKey，该值就是之前注册服务端channel到selector上去的返回值，接下来拿到selectionKey的感兴趣事件，注册服务端channel上的，实际上是绑定一个0到seletor上去，所以获取到的IntersetOp是0，判断即为获取到的变量是否和获取到的accept事件判断。前面注册一个事件，在这个事件上再增加一个事件。也可理解为，服务端端口绑定成功后，需要告诉seletor，我需要关心一个accept事件，selector如果轮询到一个Accept事件的时候，就会把这个事件交给netty处理。