Netty启动过程分析

在介绍基于Netty服务器启动过程之前，先来说说其相应的核心模块：

1. 引导类（ServerBootstrap，BootStrap）
2. 线程池（NioEventGroupLoop异步IO）
3. Channel（与JAVA NIO中Channnel类似）
4. ChannelPipeline（与Channel对应的流水线）
5. Handler（Channel中可以指定相应的进行编解码等相应业务处理）

如果对Channel、ChannelPipeline、Handler之间关系不熟悉，请先了解Netty线程模型。接下来在Netty启动分析中之前，先了解下Netty的引导类，其核心类图如下：

由类图可以看到ServerBootstrap（服务端），BootStrap（客户端）均继承至AbstractBootStrap，下面给出ServerBootStrap和AbstractBootStrap关键成员变量。

类名	ServerBootStrap	AbstractBootStrap
Channel连接相应相应配置	childOptions	options
参数	childAttrs	Attrs
线程组	childGroup	group
业务处理	childHandler	Handler

---

表中对比了类中的成员变量，先前在Netty线程模型中介绍过，Netty服务端有两个线程池（bossgroup和workgroup）来处理网络事件，这里AbstractBootStrap成员变量group对应bossgroup，负责处理客户端认证，ServerBootStrap中的成员变量childGroup即为线程模型中的workGroup线程池，负责处理认证成功的网络连接。其他参数也对应着bossgroup和workgroup中相应设置。

在对引导类有一个初步认知之后，接下来我们从结合一段启动代码分析Netty的启动过程：

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();//创建线程池
EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
/*
**配置线程池相应参树
*/
b.group(bossGroup, workGroup).channel(NioServerSocketChannel.class)
            .localAddress(new InetSocketAddress(port))
              .handler(new LoggingHandler())
            .childHandler(new ChannelInitializer() {
            @Override
            protected void initChannel(Channel ch) throws Exception {
            }
        });
        }
});
ChannelFuture f = b.bind().sync();
f.channel().closeFuture().sync();

代码中，创建Serverbootstrap对象之后，分别执行方法：

1. group(EventLoopGroup bossGroup, EventLoopGroup childGroup)//初始化线程池
2. channel(Class channelClass)//初始化bossGroup中channel
3. localAddress(int inetPort)//初始化网络通信ip及端口
4. childHandler(ChannelHandler childHandler)//设置childGroup中的childHandler
5. bind()，//其启动服务

此外ServerBootstrap提供一些列public方法，来设置其成员变量及父类（AbstractBootstrap成员变量），相应方法如下：

public ServerBootstrap group(EventLoopGroup group);
public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup);
public  ServerBootstrap childOption(ChannelOption childOption, T value);
public  ServerBootstrap childAttr(AttributeKey childKey, T value);
public ServerBootstrap childHandler(ChannelHandler childHandler);

示例demo部分给出group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup)源码：

public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup) {
        super.group(parentGroup);// parentGroup传给AbstractBootstrap成员
        if (childGroup == null) {
            throw new NullPointerException("childGroup");
        }
        if (this.childGroup != null) {
            throw new IllegalStateException("childGroup set already");
        }
        this.childGroup = childGroup;//childGroup传给ServerBootstrap成员
        return this;
    }

以看到group方法调用父类AbstractBootstrap的group（EventLoopGroup）方法，并初始化其成员变量childGroup；（先在这里说一下，这里的parentGroup对应Netty线程模型中处理客户端连接、认证的线程池，childGroup处理连接、认证成功客户端网络事件的线程池）。

在准备好所有初始化工作之后，netty就开始进入父类AbstractBootstrap的bind()，其代码如下：

public ChannelFuture bind() {
        validate();//检验相应初始化参数
        SocketAddress localAddress = this.localAddress;
        if (localAddress == null) {
            throw new IllegalStateException("localAddress not set");
        }
        return doBind(localAddress);
    }

可以看到bind()主要是调用了doBind(localAddress);

private ChannelFuture doBind(final SocketAddress localAddress) {
        final ChannelFuture regFuture = initAndRegister();//业务一
        final Channel channel = regFuture.channel();
        if (regFuture.cause() != null) {
            return regFuture;
        }
        if (regFuture.isDone()) {
            ChannelPromise promise = channel.newPromise();
            doBind0(regFuture, channel, localAddress, promise);//业务二
            return promise;
        } else {
            final PendingRegistrationPromise promise = new PendingRegistrationPromise(channel);
            regFuture.addListener(new ChannelFutureListener() {
                @Override
                public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
                    Throwable cause = future.cause();
                    if (cause != null){
                        promise.setFailure(cause);
                    } else {
                        promise.registered();
                        doBind0(regFuture, channel, localAddress, promise);
                    }
                }
            });
            return promise;
        }
    }

上面给出代码主要执行了initAndRegister();与doBind0(regFuture, channel, localAddress, promise);

final ChannelFuture initAndRegister() {
        Channel channel = null;
       …
        channel = channelFactory.newChannel();//NioServerSocketChannel对象
        init(channel);//初始化channel
        …
        ChannelFuture regFuture = config().group().register(channel);//将channel注册到线程
        …
        return regFuture;
    }

在initAndRegister中先创建通过反射创建了一个NioServerSocketChannel实例，接着调用init方法初始化该NioServerSocketChannel对象，init(Channel channel)源码如下：

void init(Channel channel) throws Exception {
        final Map, Object> options = options0();
        synchronized (options) {
            setChannelOptions(channel, options, logger);
        }
        final Map, Object> attrs = attrs0();
        synchronized (attrs) {
            for (Entry, Object> e: attrs.entrySet()) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                AttributeKey