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前言

原文：Netty服務端接收的新連線是如何繫結到worker執行緒池的？

前面分析Netty服務端檢測新連線的過程提到了NioServerSocketChannel讀完新連線後會迴圈呼叫服務端Channel繫結的pipeline.fireChannelRead()方法，將每條新連線打包當做引數傳入，然後通過這個方法將其沿著服務端Channel的pipeline傳遞下去，即在Channel的handler鏈條上流動，這部分細節後續會詳細分解。 

下面看下，新連線在服務端Channel的pipeline的流動過程中，Netty配置的boss執行緒池和worker執行緒池是如何配合的。

伺服器的新連線接入器原始碼分析

簡單回顧前面文章：Netty是如何處理新連線接入事件的？中分析了Netty服務端檢測新連線的過程，回憶NioMessageUnsafe類的read()方法原始碼：

看最後的紅色方框，是在迴圈中將新連線順著Channel的pipeline傳遞下去，NioMessageUnsafe是前面說的Netty的Channel的內部介面——Unsafe的服務端的實現類。

那麼這些新連線後續被傳遞時會發生什麼呢？這也是重點問題——即Netty客戶端新連線的Channel被封裝後，如何與Netty的I/O執行緒關聯。下面看之前提到的新連線接入器，關聯的功能主要是這個接入器實現。

言歸正傳看ServerBootstrapAcceptor原始碼，它是一個內部類，繼承了ChannelInboundHandlerAdapter（後面詳解Netty的pipeline機制）。

現在先複習一下服務端啟動流程。服務端啟動的核心操作是繫結埠，即在使用者程式碼中serverBootstrap.bind(xx);方法中啟動，裡面會呼叫ServerBootstrap的doBind方法，在doBind方法裡呼叫了ServerBootstrap的initAndRegister()方法，這是一個初始化服務端Channel並註冊I/O多路複用器的方法，如下圖：

該方法通過反射建立了服務端的NioServerSocketChannel，並且建立儲存了JDK的ServerSocketChannel以及一些元件，比如pipeline等，接著執行Channel的初始化操作——即ServerBootstrap的init(channel)方法（分析的是服務端程式碼，故只看ServerBootstrap類對init的實現），init方法裡就有新連線接入器的建立邏輯。如下紅框處，在init裡配置服務端的pipeline時，預設添加了一個ServerBootstrapAcceptor handler：

先捋一捋完整過程：

1、首先ServerBootstrap的init方法為服務端Channel的pipeline添加了一個ChannelInitializer，在該類實現的void initChannel(Channel ch)方法裡先將使用者程式碼裡配置的服務端的handler新增，前面我也說過，這個服務端的handler配置一般很少用到（即.handler() API），常用的主要是給客戶端配置handler，即.childHandler()

2、然後非同步的新增一個新連線接入器——ServerBootstrapAcceptor，具體的，是把新增ServerBootstrapAcceptor到pipeline的操作封裝為了一個task，委託給服務端的NIO執行緒非同步執行，等到有新連線到來時，該task已執行完畢。即Netty服務端Channel的pipeline最小結構如下：

這裡提前接觸Netty的入站事件和出站事件的概念，所謂入站事件——即inbound事件，即Netty的NIO執行緒主動發起的，是面向使用者業務handler的操作，即都是被動發起的事件，通過fireXXX方法傳播。

比如Channel連線成功，Channel關閉，Channel有資料可讀，Channel上註冊I/O多路複用器成功，Channel解除I/O多路複用器的註冊，異常丟擲等，這些都是被動執行的回撥事件，它們的處理有專門的handler實現，統一叫入站handler。反之還有出站事件和出站handler，出站事件——即outbound事件，都是使用者執行緒或者使用者程式碼主動發起的事件，如下是出站事件：

比如伺服器主動繫結埠，主動關閉連線，客戶端主動連線伺服器，伺服器（客戶端）主動寫出訊息等操作，這些事件的特點就是由使用者主動發起。針對這兩類事件，除了Netty預設提供的handler，使用者還可以自定義入站/出站handler以實現自己的攔截邏輯，這也是職責鏈（也叫責任鏈）模式的思想。

言歸正傳，繼續分析伺服器讀取新連線的過程，現在分析的是新連線接入，故只看入站handler。先知道入站事件流動的順序是從pipeline的頭部節點開始，途徑各個入站handler節點，一直流動到尾部節點結束，這裡就是Head->ServerBootstrapAcceptor->Tail。如下：

還得知道tail節點本質是一個入站handler，head節點本質是一個出站handler，後續會詳細拆解，這裡不知道為什麼也無所謂。

前面說到，NioMessageUnsafe類的read()方法，最後會將讀到的客戶端新連線傳遞出去，如下：

具體來說是觸發後續的各個入站handler的ChannelRead事件（前面說了ChannelRead是一個入站事件），入站事件都是從pipeline的頭部節點——HeadContext開始傳播的，而觸發這個事件傳播的正是pipeline.fireChannelRead(xxx)方法。

還記得服務端啟動的時候，如下有一段程式碼：serverBootstrap.handler(new ServerHandler())和serverBootstrap.childHandler(new ServerHandler())；

當時給了這樣一個結論：.handler方法新增的handler是新增到服務端Channel的pipeline上，是在服務端初始化的時候就新增的，而.childHandler方法新增的handler是新增到客戶端Channel的pipeline上，是在處理新連線接入的時候新增的。現在知道原因了，ServerBootstrap呼叫init時，先pipeline.addLast(handler)，然後新增一個ServerBootstrapAccepter，這樣服務端的pipeline也可能是head-hander>serverBootStrapAccepter>tail這種組成結構，如下（很熟悉的結構）：

這裡一定要明白，兩個操作是分別把handler加到了服務端和客戶端的pipeline。

serverBootStrapAccepter本身也是一個入站的handler。根據前面的分析，入站事件的傳播順序是head->使用者定義的入站handler->ServerBootstrapAcceptor->tail，我的demo裡沒有為伺服器定義handler，故直接呼叫到ServerBootstrapAcceptor的channelRead方法，該方法是接入器的重點，需要重點學習，ServerBootstrapAcceptor的channelRead方法原始碼如下；

ServerBootstrapAcceptor是ServerBootstrap的一個內部類。下面看debug過程，一上來就把msg強轉為了Channel，即這裡接收到的msg變數本質是剛剛讀取到的客戶端新連線——被Netty封裝為了其自定義的Channel。後續的ServerBootstrapAcceptor主要做了三件事：

1、黃色1處，就是前面分析的，在接入器裡新增使用者配置的客戶端Channel的handler：即將使用者在伺服器程式碼裡通過.childHandler()自定義的ChannelHandler新增到客戶端的pipeline，後續詳解。

2、黃色2處，設定使用者配置的options和attrs，主要是設定客戶端Channel的childOptions和childAttrs，childOptions是channel底層為TCP協議配置的屬性，childAttrs是channel本身的一些屬性，它的本質是個map，比如可以儲存當前channel存活時間，金鑰等。

3、黃色3處，選擇worker執行緒池的一根NIO執行緒，並將其繫結到該客戶端Channel——即程式碼裡的child變數。這步是非同步操作，並通過register方法實現，這個方法複用了服務端啟動時為服務端Channel註冊I/O多路複用器的程式碼邏輯。這最後一步又分為兩小步：

• worker執行緒池通過EventLoop的執行緒選擇器——Chooser的next()方法選擇一個NioEventLoop執行緒和新連線繫結，和服務端執行緒池一樣的邏輯

• 註冊客戶端的新Channel到這個NioEventLoop的I/O多路複用器，併為其註冊OP_READ事件

下面詳細分析這兩小步，我通過debug跟進register，來到了MultithreadEventLoopGroup的register方法，如下原始碼：

最後進入到父類io/netty/util/concurrent/MultithreadEventExecutorGroup類，看到這裡就很熟悉了，會進入到前面分析過的NioEventLoopGroup的執行緒選擇器。

這裡使用的優化方法——通過位運算選擇一個NioEventLoop執行緒。如下發現idx是0，即workerGroup執行緒池裡的執行緒此時才剛剛選擇第一個，因為這是我當前執行的伺服器接收到的第一條客戶端連線，所以後續再來新連線時，會順次啟動後續的執行緒與之繫結，如果繫結到最後一根，那麼idx會重新從0開始，迴圈往復。。。注意此時NIO執行緒還沒有啟動。Netty做了優化，前面也說了，Netty的執行緒池都是延遲啟動的。

在MultithreadEventLoopGroup類的register方法裡選擇NioEventLoop執行緒後，next()方法會返回一個NioEventLoop例項，然後繼續呼叫該例項的register方法，即下一步過會跳轉到NioEventLoop直接父類SingleThreadEventLoop的register方法，如下原始碼：

呼叫到了第二個register方法裡，裡面的channel()方法返回的就是客戶端的NioSocketChannel，unsafe()方法就是NioByteUnsafe例項，即最後呼叫了客戶端channel的Unsafe的register方法。即AbstractChannel的內部類——AbstractUnsafe的register方法，原始碼如下：

看到這個方法的程式碼就應該很熟悉了，我在前面Netty服務端啟動的時候分析過，即給客戶端新連線註冊I/O多路複用器的邏輯複用了這一套程式碼，這也得益於Netty良好的架構設計。

下面再分析一下，執行AbstractUnsafe的register方法的邏輯：

1、首先對當前客戶端的I/O執行緒以及Channel做校驗，然後在黃色1處，判斷當前執行緒是不是NIO執行緒，顯然這裡是false，因為雖然此時已經選擇了一個客戶端NIO執行緒，但是該NIO執行緒還沒有啟動，整個註冊邏輯還是執行在使用者執行緒下，我的demo是main執行緒，如下佐證，故1這裡判斷失敗，接下來執行else裡的程式碼，將真正的註冊邏輯委託給剛剛啟動的客戶端的NIO執行緒非同步執行，這樣做也能保證執行緒安全。

2、看黃色2處，即else程式碼裡，會通過NioEventLoop的execute方法啟動之前選擇的NIO執行緒（當然，如果已經啟動了，那麼會略過啟動步驟），同時驅動註冊的這個task，這裡才真正啟動NIO執行緒，也能佐證Netty的執行緒池實現了延遲啟動，

3、最後看黃色3處，我進入到這個register0方法，看它的實現原始碼，如下：

最關鍵的方法是其中的doRegister()方法，看紅色方框處。我進入該方法，發現其實現在了子類AbstractNioChannel裡。這就非常熟悉了，還是和服務端註冊ServerSocketChannel流程一樣，如下：

正是Netty封裝的JDK註冊Channel的Selector的邏輯。在該方法裡將客戶端Channel註冊到客戶端NioEventLoop執行緒的I/O多路複用器，並將NioSocketChannel物件附加到JDK Channel，不過此時註冊的感興趣的I/O事件還是0，即什麼都不關注，即該客戶端Channel還處於初始化狀態，真正註冊I/O事件還在後面流程裡。

注意該方法將註冊邏輯寫在了一個死迴圈裡，學會這種用法，目的是為了保證一個事情必須完成，即使出現某些異常。

回到register0方法，再看一遍，註冊完成後，會先觸發處於掛起狀態的handlerAdded事件，即先執行黃色1處的程式碼，這裡對應了為該客戶端新連線新增使用者自定義的客戶端handler的邏輯。然後才執行黃色2處，觸發並傳播當前Channel已經註冊成功的事件。如果當前Channel依然存活，那麼會繼續執行3處的程式碼，即為首次註冊的新Channel傳播Channel成功連線（處於活躍狀態）的事件。

最後，如果當前Channel不是第一次註冊，那麼會判斷是否配置的自動讀訊息（Netty預設都是讀優先），如果是，那麼會執行黃色4處的程式碼，後續詳解。

小結

為新連線分配NIO執行緒和對新連線註冊I/O多路複用器的核心——是理解ServerBootstrapAcceptor，並由此知道服務端Channel的pipeline最小構成:Head->ServerBootstrapAcceptor->Tail

理解ServerBootstrapAcceptor:

1.延遲新增childHandler——將自定義ChannelHandler新增到新連線的pipeline，必須等當前Channel註冊I/O多路複用器完畢後，才會新增

2.設定options和attrs——設定childOptions和childAttrs

3.選擇NioEventLoop並註冊到Selector，核心是呼叫worker執行緒池的Chooser的next()方法選擇一個NioEventLoop，通過其doRegister()方法，將新連線註冊到worker執行緒繫結的Selector上。這裡的新連線和Selector是多對一的關係。

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