netty源码分析

　　1、Netty是由JBOSS提供的一个java开源框架。Netty提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工具，用以快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序。也就是说，Netty 是一个基于NIO的客户、服务器端编程框架，使用Netty 可以确保你快速和简单的开发出一个网络应用，例如实现了某种协议的客户，服务端应用。Netty相当简化和流线化了网络应用的编程开发过程，例如，TCP和UDP的socket服务开发。

　　2、目前netty有3个版本netty3、netty4、netty5。3个版本的内容有所不同。neety3是核心的代码介绍。相对于netty4、和netty5的复杂性来说。netty3的源码是值得学习的。我这里解析了netty3的一些源码，仅供大家理解，也是为了方便大家理解做了很多简化。不代表作者的开发思路。

　　3、我们先来看一张图（这张图是我在学习源码的时候扣的，哈哈）

　一、传统NIO流

　　1）一个线程里面，存在一个selector，当然这个selector也承担起看大门和服务客人的工作。

　　2）这里不管多少客户端进来，都是这个selector来处理。这样就就加大了这个服务员的工作量

　　3）为了加入线程池，让多个selector同时工作，当时目的性都是一样的。

　　4）虽然看大门的和服务客人的都是服务员，但是还是存在差别的。为了更好的处理多个线程的问题。所以这里netty就诞生了。

二、netty框架

　　理解：

　　1）netty3的框架也是基于nio流做出来的。所以这里会详细介绍netty3框架的思路

　　2）将看门的服务员和服务客人的服务员分开。形成两块（也就是2个线程池，也就是后面的boss和worker）

　　3）当一个客人来的时候，首先boss,进行接待。然后boss分配工作给worker,这个，在两个线程池的工作下，有条不乱。

　　4）原理：就是将看大门的selector和服务客人的selector分开。然后通过boss线程池，下发任务给对应的worker

　　4、netty3源码分析

　　1）加入对应的jar包。我这里为了了解源码用的是netty3的包。

　　　　<dependency>            <groupId>io.netty</groupId>            <artifactId>netty</artifactId>            <version>3.10.6.Final</version>        </dependency>

　　2）目录结构

　　说明：

　　a、NettyBoss、NettyWork是针对于selector做区分。虽然他们很多共性，我这里为了好理解，并没有做抽象类（忽略开发思路）。

　　b、ThreadHandle是用来初始化线程池和对应的接口。

　　c、Start为启动类

　　3）NettyBoss（看大门的服务员，第一种线程selector）

package com.troy.application.netty;import java.io.IOException;import java.nio.channels.*;import java.util.Iterator;import java.util.Queue;import java.util.Set;import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;import java.util.concurrent.Executor;import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;public class NettyBoss {    //线程池    public final Executor executor;    //boss选择器    protected Selector selector;    //原子变量，主要是用来保护线程安全。当本线程执行的时候，排除其他线程的执行    protected final AtomicBoolean wakenUp = new AtomicBoolean();    //队列，线程安全队列。    public final Queue<Runnable> taskQueue = new ConcurrentLinkedQueue<>();    //线程处理，这里主要是拿到work的线程池    protected ThreadHandle threadHandle;    //初始化    public NettyBoss(Executor executor,ThreadHandle threadHandle) {        //赋值        this.executor = executor;        this.threadHandle = threadHandle;        try {            //每一个线程选择器            this.selector = Selector.open();        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }        //从线程中获取一个线程执行以下内容        executor.execute(() -> {            while (true) {                try {                    //这里的目前就是排除其他线程同事执行，false因为这里处于阻塞状态，不用开启                    wakenUp.set(false);                    //选择器阻塞                    selector.select();                    //运行队列中的任务                    while (true) {                        final Runnable task = taskQueue.poll();                        if (task == null) {                            break;                        }                        //如果任务存在开始运行                        task.run();                    }                    //对进来的进行处理                    this.process(selector);                } catch (Exception e) {                    e.printStackTrace();                }            }        });    }    public void process(Selector selector) throws IOException {        Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();        if (selectedKeys.isEmpty()) {            return;        }        for (Iterator<SelectionKey> i = selectedKeys.iterator(); i.hasNext();) {            SelectionKey key = i.next();            i.remove();            ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();            // 新客户端            SocketChannel channel = server.accept();            // 设置为非阻塞            channel.configureBlocking(false);            // 获取一个worker            NettyWork nextworker = threadHandle.workeres[Math.abs(threadHandle.workerIndex.getAndIncrement() % threadHandle.workeres.length)];            // 注册新客户端接入任务            Runnable runnable = () -> {                try {                    //将客户端注册到selector中                    channel.register(nextworker.selector, SelectionKey.OP_READ);                } catch (ClosedChannelException e) {                    e.printStackTrace();                }            };            //添加到work的队列中            nextworker.taskQueue.add(runnable);            if (nextworker.selector != null) {                //这里的目前就是开启执行过程                if (nextworker.wakenUp.compareAndSet(false, true)) {                    //放开本次阻塞，进行下一步执行                    nextworker.selector.wakeup();                }            } else {                //任务完成移除线程                taskQueue.remove(runnable);            }            System.out.println("新客户端链接");        }    }}

　　解释：

　　a、初始化的时候，赋值线程池，和线程处理类（线程处理类目的是获取worker的工作线程）

　　b、executor为线程池的执行过程。

　　c、selector.select()为形成阻塞，wakenUp为了线程安全考核。在接入客户端的时候用selector.wakeup()来放开本次阻塞（很重要）。

　　d、然后在worker安全队列中执行对应工作。（taskQueue的目前在boss和worker中的作用都是为了考虑线程安全，这里采用线程安全队列的目的是为了不直接操作其他线程）

　　e、wakenUp.compareAndSet(false, true)，这里是考虑并发问题。在本线程运行的时候，其他线程处于等待状态。这里也是为了线程安全考虑。

　　4）NettyWork（服务客人的服务员，第二种selector）

package com.troy.application.netty;import java.io.IOException;import java.nio.ByteBuffer;import java.nio.channels.SelectionKey;import java.nio.channels.Selector;import java.nio.channels.SocketChannel;import java.util.Iterator;import java.util.Queue;import java.util.Set;import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;import java.util.concurrent.Executor;import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;public class NettyWork {    //线程池    public final Executor executor;    //boss选择器    protected Selector selector;    //原子变量，主要是用来保护线程安全。当本线程执行的时候，排除其他线程的执行    protected final AtomicBoolean wakenUp = new AtomicBoolean();    //队列，线程安全队列。    public final Queue<Runnable> taskQueue = new ConcurrentLinkedQueue<>();    //初始化    public NettyWork(Executor executor) {        this.executor = executor;        try {            //每一个work也需要一个选择器用来管理通道            this.selector = Selector.open();        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }        //从线程池中获取一个线程开始执行        executor.execute(() -> {            while (true) {                try {                    //阻塞状态排除问题                    wakenUp.set(false);                    //阻塞                    selector.select();                    //处理work任务                    while (true) {                        final Runnable task = taskQueue.poll();                        if (task == null) {                            break;                        }                        //存在work任务开始执行                        task.run();                    }                    //处理任务                    this.process(selector);                } catch (Exception e) {                    e.printStackTrace();                }            }        });    }    public void process(Selector selector) throws IOException {        Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();        if (selectedKeys.isEmpty()) {            return;        }        Iterator<SelectionKey> ite = this.selector.selectedKeys().iterator();        while (ite.hasNext()) {            SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();            // 移除，防止重复处理            ite.remove();            // 得到事件发生的Socket通道            SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();            // 数据总长度            int ret = 0;            boolean failure = true;            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);            //读取数据            try {                ret = channel.read(buffer);                failure = false;            } catch (Exception e) {                // ignore            }            //判断是否连接已断开            if (ret <= 0 || failure) {                key.cancel();                System.out.println("客户端断开连接");            }else{                System.out.println("收到数据:" + new String(buffer.array()));                //回写数据                ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap("收到\n".getBytes());                channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端            }        }    }}

　　解释：

　　a、worker的执行方式基本上面和boss的方式是一样的，只不够是处理方式不一样

　　b、这里需要注意的是，都是考虑线程队列执行。

　　3）ThreadHandle（线程处理，这里主要是启动需要的东西）

package com.troy.application.netty;import java.net.InetSocketAddress;import java.nio.channels.ClosedChannelException;import java.nio.channels.SelectionKey;import java.nio.channels.ServerSocketChannel;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class ThreadHandle {    public final AtomicInteger bossIndex = new AtomicInteger();    public static NettyBoss[] bosses;    public final AtomicInteger workerIndex = new AtomicInteger();    public static NettyWork[] workeres;    public ThreadHandle(ExecutorService boss,ExecutorService work) {        this.bosses = new NettyBoss[1];        //初始化boss线程池        for (int i = 0; i < bosses.length; i++) {            bosses[i] = new NettyBoss(boss,this);        }        this.workeres = new NettyWork[Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2];        //初始化work线程池        for (int i = 0; i < workeres.length; i++) {            workeres[i] = new NettyWork(work);        }    }    public void bind(InetSocketAddress inetSocketAddress) {        try {            // 获得一个ServerSocket通道            ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();            // 设置通道为非阻塞            serverChannel.configureBlocking(false);            // 将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口            serverChannel.socket().bind(inetSocketAddress);            //获取一个boss线程            NettyBoss nextBoss = bosses[Math.abs(bossIndex.getAndIncrement() % workeres.length)];            //向boss注册一个ServerSocket通道            Runnable runnable = () -> {                try {                    //注册serverChannel到selector                    serverChannel.register(nextBoss.selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);                } catch (ClosedChannelException e) {                    e.printStackTrace();                }            };            //加入任务队列            nextBoss.taskQueue.add(runnable);            if (nextBoss.selector != null) {                //排除其他任务处理                if (nextBoss.wakenUp.compareAndSet(false, true)) {                    //放开阻塞                    nextBoss.selector.wakeup();                }            } else {                //移除任务                nextBoss.taskQueue.remove(runnable);            }        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }    }}

　　解释：

　　a、这里采用数组的形式，主要目的是考虑多个看门的，和多个服务客人的线程。为了好控制，好选择，哪一个来执行。

　　b、端口的注册，在NettyBoss里面进行初始化的的原理都是一样的。

　　4）start

package com.troy.application.netty;import java.net.InetSocketAddress;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class Start {    public static void main(String[] args) {        //声明线程池        ExecutorService boss = Executors.newCachedThreadPool();        ExecutorService work = Executors.newCachedThreadPool();        //初始化线程池        ThreadHandle threadHandle = new ThreadHandle(boss,work);        //声明端口        threadHandle.bind(new InetSocketAddress(9000));        System.out.println("start");    }}

　　说明一下流程

　　a、初始化boss和work。让boss线程池加入设定第一种boss的selector，并且处于阻塞状态。work的初始化也基本上是一样的，只不过换成了第二种selector线程池，处于阻塞状态。

　　b、当线程处理类初始化监听端口的时候。就是选择boss中其中一个selector。声明一个线程先监听，加入boss的线程安全队列中。然后放开boss阻塞，向下执行。线程执行会监听对应端口并阻塞。

　　c、当一个客户端接入的时候，boss中的selector会监听到对应端口。然后选择work线程中的一个selector给work分派任务。

　　d、最后work中的selector来处理事务。

　　4、源码下载：

　　5、本代码只是用于理解netty的实现过程，不代表开发思路。其中我为了简化代码，做了很多调整。目的就是压缩代码，方便理解。