Netty核心组件之NioEventLoop（一）

开篇

NioEventLoop是Netty框架的Reactor线程；
NioEventLoop负责处理注册在其上面的所有Channel的IO事件，通常情况下一个NioEventLoop会下挂多个Channel；
NioEventLoop同时会负责通过execute方法提交的任务，以及通过schedule方法提交的定时任务；

在接下来几篇文章，我会通过Netty的源码深入讲解NioEventLoop的实现机制。
特别说明：基于4.1.52版本的源码

类继承关系以及重要的成员变量

先来看下NioEventLoop的类关系图和重要的属性，对其有一个整体的感知，便于后面详细分析。

• 类继承关系
  
  NioEventLoop继承体系.png
  
  可以看到NioEventLoop的继承关系非常复杂，最上层是JDK的Executor接口，说明它归根到底是一个执行器，是用来执行任务的。另外，它实现了EventLoop接口、EventExecutorGroup接口和ScheduledExecutorService接口，继承了SingleThreadEventExecutor类，这些接口和类为这个执行器添加了十分繁复的功能特性，要搞清楚NioEventLoop的具体实现机制就要不停的在这些父类和接口中来回跳转。
• 重要的成员变量

private Selector selector;
private SelectedSelectionKeySet selectedKeys;
private volatile Thread thread;
private final EventExecutorGroup parent;
private final Queue taskQueue;
PriorityQueue> scheduledTaskQueue;
private final Queue tailTasks;

1. selector：作为NIO框架的Reactor线程，NioEventLoop需要处理网络IO事件，因此它需要有一个多路复用器，即Java NIO的Selector对象；
2. selectedKeys：每次select操作选出来的有事件就绪的SelectionKey集合，在NioEventLoop的run方法中会处理这些事件；
3. thread：即每个NioEventLoop绑定的线程，它们是一对一的关系，一旦绑定，在整个生命周期内都不会改变；
4. parent：即当前的NioEventLoop所属的EventExecutorGroup；
5. taskQueue：NioEventLoop中三大队列之一，用于保存需要被执行的任务。
6. scheduledTaskQueue：NioEventLoop中三大队列之一，是一个优先级队列（内部其实是一个按照任务的下次执行时间排序的小顶堆），用于保存定时任务，当检测到定时任务需要被执行时，会将任务从scheduledTaskQueue中取出，放入taskQueue；
7. tailTasks：NioEventLoop中三大队列之一，用于存储当前或下一次事件循环结束后需要执行的任务；

构造函数

首先来看NioEventLoop的构造函数

    NioEventLoop(NioEventLoopGroup parent, Executor executor, SelectorProvider selectorProvider,
                 SelectStrategy strategy, RejectedExecutionHandler rejectedExecutionHandler,
                 EventLoopTaskQueueFactory queueFactory) {
        // 设置parent、executor、addTaskWakesUp(添加任务时是否唤醒select)、创建taskQueue和tailTask队 
        // 列
        super(parent, executor, false, newTaskQueue(queueFactory), newTaskQueue(queueFactory),
                rejectedExecutionHandler);
        this.provider = ObjectUtil.checkNotNull(selectorProvider, "selectorProvider");
        this.selectStrategy = ObjectUtil.checkNotNull(strategy, "selectStrategy");
        // selector初始化
        final SelectorTuple selectorTuple = openSelector();
        this.selector = selectorTuple.selector;
        this.unwrappedSelector = selectorTuple.unwrappedSelector;
    }

在构造函数中，会创建任务队列和tailTask队列

    private static Queue newTaskQueue(
            EventLoopTaskQueueFactory queueFactory) {
        if (queueFactory == null) {
            return newTaskQueue0(DEFAULT_MAX_PENDING_TASKS);
        }
        return queueFactory.newTaskQueue(DEFAULT_MAX_PENDING_TASKS);
    }

    private static Queue newTaskQueue0(int maxPendingTasks) {
        return maxPendingTasks == Integer.MAX_VALUE ? PlatformDependent.newMpscQueue()
                : PlatformDependent.newMpscQueue(maxPendingTasks);
    }

默认情况下，会创建MPSC，即多生产者单消费者的队列，这里最终会用到JCTools库，这里不过多介绍，感兴趣的可以自己去了解。

构造函数中还会初始化selector和根据配置对selectedKeys进行优化

    private SelectorTuple openSelector() {
        final Selector unwrappedSelector;
        try {
            unwrappedSelector = provider.openSelector();
        } catch (IOException e) {
            throw new ChannelException("failed to open a new selector", e);
        }
        // 如果优化选项没有开启，则直接返回
        if (DISABLE_KEY_SET_OPTIMIZATION) {
            return new SelectorTuple(unwrappedSelector);
        }

        final SelectedSelectionKeySet selectedKeySet = new SelectedSelectionKeySet();
        Object maybeException = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction