根據上一篇《Netty4.x 原始碼實戰系列（二）：服務端bind流程詳解》所述，在進行服務端開發時，必須通過ServerBootstrap引導類的channel方法來指定channel型別， channel方法的呼叫其實就是例項化了一個用於生成此channel型別物件的工廠物件。 並且在bind呼叫後，會呼叫此工廠物件來生成一個新channel。

本篇將通過NioServerSocketChannel例項化過程，來深入剖析NioServerSocketChannel。

在開始程式碼分析之前，我們先看一下NioServerSocketChannel的類繼承結構圖：

呼叫工廠完成NioServerSocketChannel例項的建立

在繫結偵聽埠過程中，我們呼叫了AbstractBootstrap的initAndRegister方法來完成channel的建立與初始化，channel例項化程式碼如下：

channelFactory.newChannel()

而channelFactory物件是我們通過ServerBootstrap.channel方法的呼叫生成的

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

通過程式碼可知，此工廠物件是ReflectiveChannelFactory例項

public class ReflectiveChannelFactory<T extends Channel> implements ChannelFactory<T> {

    private final Class<? extends T> clazz;

    public ReflectiveChannelFactory
 
(Class<? extends T> clazz) {
        if (clazz == null) {
            throw new NullPointerException("clazz");
        }
        this.clazz = clazz;
    }

    @Override
    public T newChannel() {
        try {
            return clazz.getConstructor().newInstance();
        } catch (Throwable t) {
            throw new ChannelException("Unable to create Channel from class " + clazz, t);
        }
    }
}

所以 channelFactory.newChannel() 例項化其實就是NioServerSocketChannel無參構造方法反射而成。

NioServerSocketChannel例項化過程分析

我們先看一下NioServerSocketChannel的無參構造程式碼

public NioServerSocketChannel() {
    this(newSocket(DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER));
}

無參構造方法中有兩個關鍵點：
1、使用預設的多路複用器輔助類 DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER

 private static final SelectorProvider DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER = SelectorProvider.provider();

2、通過newSocket建立ServerSocketChannel

private static ServerSocketChannel newSocket(SelectorProvider provider) {
    try {

        return provider.openServerSocketChannel();
    } catch (IOException e) {
        throw new ChannelException(
                "Failed to open a server socket.", e);
    }
}

我們將newSocket生成的ServerSocketChannel物件繼續傳遞給本類中的NioServerSocketChannel(ServerSocketChannel channel)構造方法

public NioServerSocketChannel(ServerSocketChannel channel) {
    super(null, channel, SelectionKey.OP_ACCEPT);
    config = new NioServerSocketChannelConfig(this, javaChannel().socket());
}

在其內部，我們會呼叫父類AbstractNioMessageChannel的構造方法：

protected AbstractNioMessageChannel(Channel parent, SelectableChannel ch, int readInterestOp) {
    super(parent, ch, readInterestOp);
}

因為是服務端新生成的channel，第一個引數指定為null，表示沒有父channel，第二個引數指定為ServerSocketChannel，第三個引數指定ServerSocketChannel關心的事件型別為SelectionKey.OP_ACCEPT。

在AbstractNioMessageChannel內部會繼續呼叫父類AbstractNioChannel的構造方法：

protected AbstractNioChannel(Channel parent, SelectableChannel ch, int readInterestOp) {
    // 繼續呼叫父類構造方法
    super(parent);
    // 將ServerSocketChannel物件儲存
    this.ch = ch;
    // 設定關心的事件
    this.readInterestOp = readInterestOp;
    try {
        // 設定當前通道為非阻塞的
        ch.configureBlocking(false);
    } catch (IOException e) {
        try {
            ch.close();
        } catch (IOException e2) {
            if (logger.isWarnEnabled()) {
                logger.warn(
                        "Failed to close a partially initialized socket.", e2);
            }
        }

        throw new ChannelException("Failed to enter non-blocking mode.", e);
    }
}

在AbstractNioChannel中做了下面幾件事：

1、繼續呼叫父類AbstractChannel(Channel parent)構造方法；
2、通過this.ch = ch 儲存ServerSocketChannel， 因為NioServerSocketChannel是Netty封裝的物件，而ServerSocketChannel是有前面預設selector_provider生成的，是java nio的， 其實“this.ch = ch”可以被認為是繫結java nio服務端通道至netty物件中；
3、設定ServerSocketChannel關心的事件型別；
4、設定ServerSocketChannel為非阻塞的（熟悉Java NIO的都知道如果不設定為false，啟動多路複用器會報異常）

我們再看一下AbstractChannel(Channel parent)的內部程式碼細節

protected AbstractChannel(Channel parent) {
    this.parent = parent;
    id = newId();
    unsafe = newUnsafe();
    pipeline = newChannelPipeline();
}

此構造方法中，主要做了三件事：

1、給channel生成一個新的id
2、通過newUnsafe初始化channel的unsafe屬性
3、newChannelPipeline初始化channel的pipeline屬性

id的生成我們就不細究了，我們主要看看newUnsafe 及 newChannelPipeline是如何建立unsafe物件及pipeline物件的。

newUnsafe()方法呼叫
在AbstractChannel類中，newUnsafe()是一個抽象方法

protected abstract AbstractUnsafe newUnsafe();

通過上面的類繼承結構圖，我們找到AbstractNioMessageChannel類中有newUnsafe()的實現

@Override
protected AbstractNioUnsafe newUnsafe() {
    return new NioMessageUnsafe();
}

此方法返回一個NioMessageUnsafe例項物件，而NioMessageUnsafe是AbstractNioMessageChannel的內部類

private final class NioMessageUnsafe extends AbstractNioUnsafe {

    private final List<Object> readBuf = new ArrayList<Object>();

    @Override
    public void read() {
        assert eventLoop().inEventLoop();
        final ChannelConfig config = config();
        final ChannelPipeline pipeline = pipeline();
        final RecvByteBufAllocator.Handle allocHandle = unsafe().recvBufAllocHandle();
        allocHandle.reset(config);

        boolean closed = false;
        Throwable exception = null;
        try {
            try {
                do {
                    int localRead = doReadMessages(readBuf);
                    if (localRead == 0) {
                        break;
                    }
                    if (localRead < 0) {
                        closed = true;
                        break;
                    }

                    allocHandle.incMessagesRead(localRead);
                } while (allocHandle.continueReading());
            } catch (Throwable t) {
                exception = t;
            }

            int size = readBuf.size();
            for (int i = 0; i < size; i ++) {
                readPending = false;
                pipeline.fireChannelRead(readBuf.get(i));
            }
            readBuf.clear();
            allocHandle.readComplete();
            pipeline.fireChannelReadComplete();

            if (exception != null) {
                closed = closeOnReadError(exception);

                pipeline.fireExceptionCaught(exception);
            }

            if (closed) {
                inputShutdown = true;
                if (isOpen()) {
                    close(voidPromise());
                }
            }
        } finally {
            if (!readPending && !config.isAutoRead()) {
                removeReadOp();
            }
        }
    }
}

NioMessageUnsafe 只覆蓋了 父類AbstractNioUnsafe中的read方法，通過NioMessageUnsafe 及其父類的程式碼便可以知道， 其實unsafe物件是真正的負責底層channel的連線/讀/寫等操作的，unsafe就好比一個底層channel操作的代理物件。

newChannelPipeline()方法呼叫
newChannelPipeline直接在AbstractChannel內實現

protected DefaultChannelPipeline newChannelPipeline() {
    return new DefaultChannelPipeline(this);
}

該方法返回了建立了一個DefaultChannelPipeline物件

protected DefaultChannelPipeline(Channel channel) {
    this.channel = ObjectUtil.checkNotNull(channel, "channel");
    succeededFuture = new SucceededChannelFuture(channel, null);
    voidPromise =  new VoidChannelPromise(channel, true);

    tail = new TailContext(this);
    head = new HeadContext(this);

    head.next = tail;
    tail.prev = head;
}

此DefaultChannelPipeline物件會繫結NioServerSocketChannel物件，並初始化了HeadContext及TailContext物件。

tail = new TailContext(this);
head = new HeadContext(this);

head及tail初始化完成後，它們會相互連線。

通過上面的程式碼可以得出，pipeline就是一個雙向連結串列。關於Pipeline的更多細節，此處不做贅述，歡迎大家關注下一篇文章。

我們在回到NioServerSocketChannel的構造方法 NioServerSocketChannel(ServerSocketChannel channel)

public NioServerSocketChannel(ServerSocketChannel channel) {
    super(null, channel, SelectionKey.OP_ACCEPT);
    config = new NioServerSocketChannelConfig(this, javaChannel().socket());
}

父類構造方法呼叫完成後，NioServerSocketChannel還要初始化一下自己的配置物件

config = new NioServerSocketChannelConfig(this, javaChannel().socket());

NioServerSocketChannelConfig是NioServerSocketChannel的內部類

private final class NioServerSocketChannelConfig extends DefaultServerSocketChannelConfig {
    private NioServerSocketChannelConfig(NioServerSocketChannel channel, ServerSocket javaSocket) {
        super(channel, javaSocket);
    }

    @Override
    protected void autoReadCleared() {
        clearReadPending();
    }
}

而NioServerSocketChannelConfig 又是繼承自DefaultServerSocketChannelConfig，通過程式碼分析，此config物件就是就會對底層ServerSocket一些配置設定行為的封裝。

至此NioServerSocketChannel物件應該建立完成了~

總結：

1、NioServerSocketChannel物件內部綁定了Java NIO建立的ServerSocketChannel物件；
2、Netty中，每個channel都有一個unsafe物件，此物件封裝了Java NIO底層channel的操作細節；
3、Netty中，每個channel都有一個pipeline物件，此物件就是一個雙向連結串列；