作者： Grey
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博客园：Netty 学习（六）：创建 NioEventLoopGroup 的核心源码说明
CSDN：Netty 学习（六）：创建 NioEventLoopGroup 的核心源码说明
基于 JDK 的 API 自己实现 NIO 编程，需要一个线程池来不断监听端口。接收到新连接之后，这条连接上数据的读写会在另外一个线程池中进行。
在 Netty 实现的服务端中， 有如下经典代码
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
// 设置服务端的线程模型。
// bossGroup 负责不断接收新的连接，将新的连接交给 workerGroup 来处理。
b.group(bossGroup, workerGroup)
其中 bossGroup 对应的就是监听端口的线程池，在绑定一个端口的情况下，这个线程池里只有一个线程；workerGroup 对应的是连接的数据读写的线程。
通过 debug 并设置断点的方式，我们来查看下创建 NioEventLoopGroup 的核心过程，
在没有指定线程数的情况下new NioEventLoopGroup()会调用如下构造方法
public NioEventLoopGroup() {
this(0);
}
即传入 0，然后一路跟下去，发现调用了MultithreadEventLoopGroup的如下逻辑
protected MultithreadEventLoopGroup(int nThreads, Executor executor, Object... args) {
super(nThreads == 0 ? DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS : nThreads, executor, args);
}
由于我们传入的nThreads == 0，所以获取DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS的值，在MultithreadEventLoopGroup中，DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS的初始化逻辑如下
private static final int DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS;
static {
DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS = Math.max(1, SystemPropertyUtil.getInt(
"io.netty.eventLoopThreads", NettyRuntime.availableProcessors() * 2));
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("-Dio.netty.eventLoopThreads: {}", DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS);
}
}
在nThreads == 0的情况下，那么 NioEventLoopGroup 的默认线程的个数为 CPU 的核数乘以 2，即：NettyRuntime.availableProcessors() * 2。
继续跟下去，可以看到 NioEventLoopGroup 调用了如下的构造方法，其核心代码如下
protected MultithreadEventExecutorGroup(int nThreads, Executor executor,
EventExecutorChooserFactory chooserFactory, Object... args) {
……
// 创建ThreadPerTaskExecutor：ThreadPerTaskExecutor表示每次调用execute()方法的时候，都会创建一个线程。
if (executor == null) {
executor = new ThreadPerTaskExecutor(newDefaultThreadFactory());
}
……
// 2.创建NioEventLoop：NioEventLoop对应线程池里线程的概念，这里其实就是用一个for循环创建的。
children = new EventExecutor[nThreads];
……
for (int i = 0; i < nThreads; i ++) {
……
children[i] = newChild(executor, args);
……
}
// 3.创建线程选择器：线程选择器的作用是确定每次如何从线程池中选择一个线程，也就是每次如何从NioEventLoopGroup中选择一个NioEventLoop。
chooser = chooserFactory.newChooser(children);
……
}
这个构造方法包括了三个内容
-
创建 ThreadPerTaskExecutor：ThreadPerTaskExecutor 主要是用来创建线程。
-
创建 NioEventLoop：NioEventLoop 对应线程池里线程的概念。
-
创建线程选择器：线程选择器的作用是确定每次如何从线程池中选择一个线程，也就是每次如何从 NioEventLoopGroup 中选择一个 NioEventLoop。
首先，我们看 ThreadPerTaskExecutor 如何创建线程，核心代码如下
public final class ThreadPerTaskExecutor implements Executor {
private final ThreadFactory threadFactory;
public ThreadPerTaskExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
this.threadFactory = ObjectUtil.checkNotNull(threadFactory, "threadFactory");
}
@Override
public void execute(Runnable command) {
threadFactory.newThread(command).start();
}
}
这里的 threadFactory 就是前面传入的newDefaultThreadFactory()，这个方法定义了默认线程的一些基本信息,一路追踪到DefaultThreadFactory中
public DefaultThreadFactory(String poolName, boolean daemon, int priority, ThreadGroup threadGroup) {
ObjectUtil.checkNotNull(poolName, "poolName");
if (priority < Thread.MIN_PRIORITY || priority > Thread.MAX_PRIORITY) {
throw new IllegalArgumentException(
"priority: " + priority + " (expected: Thread.MIN_PRIORITY <= priority <= Thread.MAX_PRIORITY)");
}
prefix = poolName + '-' + poolId.incrementAndGet() + '-';
this.daemon = daemon;
this.priority = priority;
this.threadGroup = threadGroup;
}
// 创建线程，将 JDK 的 Runnable 包装成 FastThreadLocalRunnable
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
Thread t = newThread(FastThreadLocalRunnable.wrap(r), prefix + nextId.incrementAndGet());
try {
if (t.isDaemon() != daemon) {
t.setDaemon(daemon);
}
if (t.getPriority() != priority) {
t.setPriority(priority);
}
} catch (Exception ignored) {
// Doesn't matter even if failed to set.
}
return t;
}
可以看到 Netty 的线程实体是由 ThreadPerTaskExecutor 创建的，ThreadPerTaskExecutor 每次执行 execute 的时候都会创建一个 FastThreadLocalThread 的线程实体。
接下来是创建 NioEventLoop，Netty 使用 for 循环来创建 nThreads 个 NioEventLoop，通过前面的分析，我们可能已经猜到，一个NioEventLoop对应一个线程实体，即 Netty 自己封装的 FastThreadLocalThread。
来到 NioEventLoop 的构造方法
NioEventLoop(NioEventLoopGroup parent, Executor executor, SelectorProvider selectorProvider,
SelectStrategy strategy, RejectedExecutionHandler rejectedExecutionHandler,
EventLoopTaskQueueFactory taskQueueFactory, EventLoopTaskQueueFactory tailTaskQueueFactory) {
super(parent, executor, false, newTaskQueue(taskQueueFactory), newTaskQueue(tailTaskQueueFactory),
rejectedExecutionHandler);
......
final SelectorTuple selectorTuple = openSelector();
......
}
即创建了一个 Selector，Selector 是 NIO 编程里最核心的概念，一个 Selector 可以将多个连接绑定在一起，负责监听这些连接的读写事件，即多路复用。
继续往上调用构造方法
protected SingleThreadEventExecutor(EventExecutorGroup parent, Executor executor,
boolean addTaskWakesUp, Queue<Runnable> taskQueue,
RejectedExecutionHandler rejectedHandler) {
......
this.taskQueue = ObjectUtil.checkNotNull(taskQueue, "taskQueue");
......
}
NioEventLoop 重写了 taskQueue 的创建逻辑
private static Queue<Runnable> newTaskQueue0(int maxPendingTasks) {
// This event loop never calls takeTask()
return maxPendingTasks == Integer.MAX_VALUE ? PlatformDependent.<Runnable>newMpscQueue()
: PlatformDependent.<Runnable>newMpscQueue(maxPendingTasks);
}
private static Queue<Runnable> newTaskQueue(
EventLoopTaskQueueFactory queueFactory) {
if (queueFactory == null) {
return newTaskQueue0(DEFAULT_MAX_PENDING_TASKS);
}
return queueFactory.newTaskQueue(DEFAULT_MAX_PENDING_TASKS);
}
即创建一个 MPSC 队列，
MPSC 队列，Selector，NioEventLoop，这三者均为一对一关系。
接下来是创建线程选择器,
chooser = chooserFactory.newChooser(children);
这里的选择器是
protected MultithreadEventExecutorGroup(int nThreads, Executor executor, Object... args) {
this(nThreads, executor, DefaultEventExecutorChooserFactory.INSTANCE, args);
}
中的DefaultEventExecutorChooserFactory.INSTANCE,进入
private static boolean isPowerOfTwo(int val) {
return (val & -val) == val;
}
@Override
public EventExecutorChooser newChooser(EventExecutor[] executors) {
if (isPowerOfTwo(executors.length)) {
return new PowerOfTwoEventExecutorChooser(executors);
} else {
return new GenericEventExecutorChooser(executors);
}
}
Netty 通过判断 NioEventLoopGroup 中的 NioEventLoop 是否是2的幂来创建不同的线程选择器，不管是哪一种选择器，最终效果都是从第一个 NioEvenLoop 遍历到最后一个NioEventLoop，再从第一个开始，如此循环。GenericEventExecutorChooser 通过简单的累加取模来实现循环的逻辑，而 PowerOfTowEventExecutorChooser 是通过位运算实现的。
private static final class PowerOfTwoEventExecutorChooser implements EventExecutorChooser {
......
@Override
public EventExecutor next() {
return executors[idx.getAndIncrement() & executors.length - 1];
}
......
}
private static final class GenericEventExecutorChooser implements EventExecutorChooser {
......
@Override
public EventExecutor next() {
return executors[(int) Math.abs(idx.getAndIncrement() % executors.length)];
}
......
}
最后总结一下，NioEventLoopGroup 的创建核心就三步
-
创建ThreadPerTaskExecutor；
-
创建NioEventLoop；
-
创建线程选择器。
完整代码见：hello-netty
本文所有图例见：processon: Netty学习笔记
更多内容见：Netty专栏