Netty3之ServerBootstrap分析

最新推荐文章于 2024-07-16 07:52:11 发布

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文章标签： netty java 网络

原文链接：https://my.oschina.net/cregu/blog/2874332

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概述

ServerBootstrap是Netty提供的一个服务端工具类，通过设置ChanneFactory，ChannelPipelineFactory，用户可以很方便的启动一个服务端。

ServerBootstrap是做什么的

ServerBootstrap是一个帮助类，用来创建服务端的Channel以监听来自客户端的连接。

面向连接

ServerBootstrap只支持面向连接的传输，比如TCP/IP，如果是没有连接的传输，比如UDP/IP这样，就需要使用ConnectionlessBootstrap。

Parent and Child Channel

ServerBootstrap通过bind()方法使用属性ChannelFactory来创建服务端的Channel，以监听并且accept客户端的连接。服务端的Channel被称为parent Channel，来自客户端的连接被称为child Channel。

配置Channel

使用Options来设置parent and child Channel的可选参数，其中child Channel需要使用child.前缀。

ServerBootstrap b = ...;

// Options for a parent channel
b.setOption("localAddress", new InetSocketAddress(8080));
b.setOption("reuseAddress", true);

// Options for its children
b.setOption("child.tcpNoDelay", true);
b.setOption("child.receiveBufferSize", 1048576);

设置Channel Pipeline

Netty使用ChannelPipeline来处理和流转IO事件。parent Channel的Pipeline是由ServerBootstrap内部创建的，并且加入Binder的内部类作为ChannelHandler。我们可以设置ServerBootstrap的属性parentHandler，一旦设置之后parentHandler就会被追加到parent Pipeline中用来我们自定义的ChannelHandler。

child Pipeline有两种方式可以设置，一种方式是通过setPipelineFactory(ChannelPipelineFactory)设置，每个child Channel都会通过ChannelPipelineFactory创建新的ChannelPipeline，是推荐的方式。另一种方式通过setPipeline(ChannelPipeline)设置，这个方法内部会创建ChannelPipelineFactory，复用设置的ChannelPipeline的内部ChannelHandler。

不同配置，不同Channel

ServerBootstrap本身并不是占用资源，而是交给ChannelFactory来处理，官网文档说可以使用同一个ChannelFactory来创建多个ServerBootstrap，每个ServerBootstrap都可以使用不同的配置，从而创建不同的Channel（没见过这种需要。）

ServerBootstrap创建和启动过程

Netty为我们提供ServerBootstrap作为工具来方便的启动服务端，使用起来也很简单，一般分为这几步：

创建ChannelFactory
创建ChannelPipelineFactory
创建ServerBootstrap实例、设置ChannelFactory和ChannelPipelineFactory
调用bind方法

1、创建ChannelFactory

这个ChannelFactory在启动时候会创建parent Channel也就是服务的Channel以监听来自客户端的连接。

ChannelFactory是用来创建parent Channel

2、创建ChannelPipelineFactory

在accept Channel之后会使用这个ChannelPipelineFactory创建ChannelPipeline用来处理IO事件。常见的使用方法是使用Channels.pipeline()创建一个DefaultChannelPipeline，我们往里添加自定义的ChannelHandler即可。

ChannelPipelineFactory是用来服务child Channel

3、设置ChannelFactory和ChannelPipelineFactory

创建ServerBootstrap实例，设置ChannelFactory和ChannelPipelineFactory属性。

4、调用bind()方法启动，绑定在指定端口。

官网示例（也是常用使用方式，Dubbo就是这样的，设计的简约而不简单）

// Configure the server.
ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap(
        new NioServerSocketChannelFactory(
                Executors.newCachedThreadPool(),
                Executors.newCachedThreadPool()));

// Set up the pipeline factory.
bootstrap.setPipelineFactory(new ChannelPipelineFactory() {
    public ChannelPipeline getPipeline() throws Exception {
        return Channels.pipeline(new EchoServerHandler());
    }
});

// Bind and start to accept incoming connections.
bootstrap.bind(new InetSocketAddress(port));

bind()绑定过程

ServerBootstrap通过调用bind()方法来启动服务端。绑定方法很简单，首先创建parent的ChannelPipeline，然后使用ChannelFactory创建Channel，结束。

public Channel bind(final SocketAddress localAddress) {
    ChannelFuture future = bindAsync(localAddress);

    // Wait for the future.
    future.awaitUninterruptibly();
    if (!future.isSuccess()) {
        future.getChannel().close().awaitUninterruptibly();
        throw new ChannelException("Failed to bind to: " + localAddress, future.getCause());
    }

    return future.getChannel();
}

public ChannelFuture bindAsync(final SocketAddress localAddress) {
    if (localAddress == null) {
        throw new NullPointerException("localAddress");
    }
    // 设置bossPipeline
    Binder binder = new Binder(localAddress);
    ChannelHandler parentHandler = getParentHandler();

    ChannelPipeline bossPipeline = pipeline();
    bossPipeline.addLast("binder", binder);
    if (parentHandler != null) {
        bossPipeline.addLast("userHandler", parentHandler);
    }

    // 创建parent Channel
    Channel channel = getFactory().newChannel(bossPipeline);
    final ChannelFuture bfuture = new DefaultChannelFuture(channel, false);
    binder.bindFuture.addListener(new ChannelFutureListener() {
        public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
            if (future.isSuccess()) {
                bfuture.setSuccess();
            } else {
                // Call close on bind failure
                bfuture.getChannel().close();
                bfuture.setFailure(future.getCause());
            }
        }
    });
    return bfuture;
}

分析方法过程：

创建parent ChannelPipeline，添加Binder、外部设置的parentChannelHandler，这个Pipeline是给parent Channel服务的
使用ChannelFactory创建Channel，是parent Channel

Binder类是ServerBootstrap内部类，是一个UpstreamHandler，处理三个事件：channelOpen、childChannelOpen、exceptionCaught。

NioServerSocketChannelFactory创建NioServerSocketChannel，在NioServerSocketChannel的构造函数中会触发一个ChannelOpen的事件传入Pipeline中，这个Pipeline就是在ServerBootstrap的bind()方法里创建的parent Pipeline。而ChannelOpen是一个UpstreamEvent，因此Binder类就会执行相应的逻辑。

关键代码

// NioServerSocketChannel的构造函数中执行
socket = ServerSocketChannel.open();
socket.configureBlocking(false);
fireChannelOpen(this);		

// Binder类的channelOpen方法，最后执行channel的bind方法
evt.getChannel().bind(localAddress).addListener(new ChannelFutureListener() {
    public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
        if (future.isSuccess()) {
            bindFuture.setSuccess();
        } else {
            bindFuture.setFailure(future.getCause());
        }
    }
});


// NioServerSocketChannel的bind方法
channel.getPipeline().sendDownstream(new DownstreamChannelStateEvent(channel, future, ChannelState.BOUND, localAddress));


// NioServerSocketPipelineSink，调用NioServerBoss的bind方法
case BOUND:
    if (value != null) {
        ((NioServerBoss) channel.boss).bind(channel, future, (SocketAddress) value);
    } else {
        ((NioServerBoss) channel.boss).close(channel, future);
    }
    break;

// NioServerBoss中创建RegisterTask
void bind(final NioServerSocketChannel channel, final ChannelFuture future,
          final SocketAddress localAddress) {
    registerTask(new RegisterTask(channel, future, localAddress));
}

// RegisterTask中执行nio的bind和注册到Selector，属性的nio知识点
channel.socket.socket().bind(localAddress, channel.getConfig().getBacklog());
bound = true;

future.setSuccess();
fireChannelBound(channel, channel.getLocalAddress());
channel.socket.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT, channel);

流程分析：

NioServerSocketChannel构造方法创建Java nio的ServerSocketChannel；
NioServerSocketChannel构造方法中触发OPEN的UpstreamEvent；
Binder类中channelOpen()方法中调用Channel的bind()方法；
NioServerSocketChannel的bind()方法触发一个BOUND的DownstreamEvent；
NioServerSocketPipelineSink，调用NioServerBoss的bind()方法；
NioServerBoss中创建RegisterTask，RegisterTask是一个Runnable对象，run()方法中执行NIO的相关操作，真正处理IO的地方
ServerSocketChannel的bind方法，ServerSocketChannel注册到Selector，事件是OP_ACCEPT