Netty 源码解析（二） - Netty 中的 Channel

Netty 源码分析系列：

Netty 源码解析（一）: 开始

当前 => Netty 源码解析（二）: Netty 的 Channel

Netty 源码解析（三）: Netty 的 Future 和 Promise

Netty 源码解析（四）: Netty 的 ChannelPipeline

Netty 源码解析（五）: Netty 的线程池分析

Netty 源码解析（六）: Channel 的 register 操作

Netty 源码解析（七）: NioEventLoop 工作流程

Netty 源码解析（八）: 回到 Channel 的 register 操作

Netty 源码解析（九）: connect 过程和 bind 过程分析

Netty 中的 Channel

这节我们来看看 NioSocketChannel 是怎么和 JDK 底层的 SocketChannel 联系在一起的，它们是一对一的关系。NioServerSocketChannel 和 ServerSocketChannel 同理，也是一对一的关系。

在 Bootstrap（客户端） 和 ServerBootstrap（服务端） 的启动过程中都会调用 channel(…) 方法：

下面，我们来看 channel(…) 方法的源码：

// AbstractBootstrap
public B channel(Class<? extends C> channelClass) {
    if (channelClass == null) {
        throw new NullPointerException("channelClass");
    }
    return channelFactory(new ReflectiveChannelFactory<C>(channelClass));
}

我们可以看到，这个方法只是设置了 channelFactory 为 ReflectiveChannelFactory 的一个实例，然后我们看下这里的 ReflectiveChannelFactory 到底是什么：

newChannel() 方法是 ChannelFactory 接口中的唯一方法，工厂模式大家都很熟悉。我们可以看到，ReflectiveChannelFactory#newChannel() 方法中使用了反射调用 Channel 的无参构造方法来创建 Channel，我们只要知道，ChannelFactory 的 newChannel() 方法什么时候会被调用就可以了。

• 对于 NioSocketChannel，由于它充当客户端的功能，它的创建时机在 connect(…) 的时候；
• 对于 NioServerSocketChannel 来说，它充当服务端功能，它的创建时机在绑定端口 bind(…) 的时候。

接下来，我们来简单追踪下充当客户端的 Bootstrap 中 NioSocketChannel 的创建过程，看看 NioSocketChannel 是怎么和 JDK 中的 SocketChannel 关联在一起的：

// Bootstrap
public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort) {
    return connect(InetSocketAddress.createUnresolved(inetHost, inetPort));
}

然后再往里看，到这个方法：

public ChannelFuture connect(SocketAddress remoteAddress) {
    if (remoteAddress == null) {
        throw new NullPointerException("remoteAddress");
    // validate 只是校验一下各个参数是不是正确设置了
    validate();
    return doResolveAndConnect(remoteAddress, config.localAddress());
}

继续：

// 再往里就到这里了
private ChannelFuture doResolveAndConnect(final SocketAddress remoteAddress, final SocketAddress localAddress) {
    // 我们要说的部分在这里
    final ChannelFuture regFuture = initAndRegister();
    final Channel channel = regFuture.channel();
    ......
}

然后，我们看 initAndRegister() 方法：

final ChannelFuture initAndRegister() {
    Channel channel = null;
    try {
        // 前面我们说过，这里会进行 Channel 的实例化
        channel = channelFactory.newChannel();
        init(channel);
    } catch (Throwable t) {
        ...
    }
    ...
    return regFuture;
}

我们找到了 channel = channelFactory.newChannel() 这行代码，根据前面说的，这里会调用相应 Channel 的无参构造方法。

然后我们就可以去看 NioSocketChannel 的构造方法了：

public NioSocketChannel() {
    // SelectorProvider 实例用于创建 JDK 的 SocketChannel 实例
    this(DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER);
}

public NioSocketChannel(SelectorProvider provider) {
    // 看这里，newSocket(provider) 方法会创建 JDK 的 SocketChannel
    this(newSocket(provider));
}

我们可以看到，在调用 newSocket(provider) 的时候，会创建 JDK NIO 的一个 SocketChannel 实例：

private static SocketChannel newSocket(SelectorProvider provider) {
    try {
        // 创建 SocketChannel 实例
        return provider.openSocketChannel();
    } catch (IOException e) {
        throw new ChannelException("Failed to open a socket.", e);
    }
}

NioServerSocketChannel 同理，也非常简单，从 ServerBootstrap#bind(...) 方法一路点进去就清楚了。

所以我们知道了，NioSocketChannel 在实例化过程中，会先实例化 JDK 底层的 SocketChannel，NioServerSocketChannel 也一样，会先实例化 ServerSocketChannel 实例：

说到这里，我们顺便再继续往里看一下 NioSocketChannel 的构造方法：

public NioSocketChannel(SelectorProvider provider) {
    this(newSocket(provider));
}

刚才我们看到这里，newSocket(provider) 创建了底层的 SocketChannel 实例，我们继续往下看构造方法：

public NioSocketChannel(Channel parent, SocketChannel socket) {
    super(parent, socket);
    config = new NioSocketChannelConfig(this, socket.socket());
}

上面有两行代码，第二行代码很简单，实例化了内部的 NioSocketChannelConfig 实例，它用于保存 channel 的配置信息，这里没有我们现在需要关心的内容，直接跳过。

第一行调用父类构造器，除了设置属性外，还设置了 SocketChannel 的非阻塞模式：

protected AbstractNioByteChannel(Channel parent, SelectableChannel ch) {
    // 毫无疑问，客户端关心的是 OP_READ 事件，等待读取服务端返回数据
    super(parent, ch, SelectionKey.OP_READ);
}

// 然后是到这里
protected AbstractNioChannel(Channel parent, SelectableChannel ch, int readInterestOp) {
    super(parent);
    this.ch = ch;
    // 我们看到这里只是保存了 SelectionKey.OP_READ 这个信息，在后面的时候会用到
    this.readInterestOp = readInterestOp;
    try {
        // ******设置 channel 的非阻塞模式******
        ch.configureBlocking(false);
    } catch (IOException e) {
        ......
    }
}

NioServerSocketChannel 的构造方法类似，也设置了非阻塞，然后设置服务端关心的 SelectionKey.OP_ACCEPT 事件：

public NioServerSocketChannel(ServerSocketChannel channel) {
    // 对于服务端来说，关心的是 SelectionKey.OP_ACCEPT 事件，等待客户端连接
    super(null, channel, SelectionKey.OP_ACCEPT);
    config = new NioServerSocketChannelConfig(this, javaChannel().socket());
}

这节关于 Channel 的内容我们先介绍这么多，主要就是实例化了 JDK 层的 SocketChannel 或 ServerSocketChannel，然后设置了非阻塞模式，我们后面再继续深入下去。