摘要：我想這很好的解釋了中，僅僅一個(gè)都這么復(fù)雜，在單線程或者說串行的程序中，編程往往是很簡單的，說白了就是調(diào)用，調(diào)用，調(diào)用然后返回。

這次停更很久了，原因是中途迷茫了一段時(shí)間，不過最近調(diào)整過來了。不過有點(diǎn)要說下，前幾天和業(yè)內(nèi)某個(gè)大佬聊天，收獲很多，所以這篇博文和之前也會(huì)不太一樣，我們會(huì)先從如果是我自己去實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能需要怎么做開始，然后去看netty源碼，與自己的實(shí)現(xiàn)做對(duì)比。

Netty有基于很多IO的實(shí)現(xiàn)(BIO/OIO/NIO...)，而我們最常用的也就是NIO了，我們這次分析源碼，也是基于NIO的實(shí)現(xiàn)，前提條件要先弄清楚NIO的流程，再分析Netty是怎么基于他開發(fā)出這個(gè)高性能網(wǎng)絡(luò)框架的，這里我們先來簡單的復(fù)習(xí)下，已經(jīng)熟悉的同學(xué)可以跳過不看了。

拋開數(shù)據(jù)的讀寫，我們把NIO服務(wù)端監(jiān)聽分成四個(gè)步驟

channel初始化

注冊(cè) selector到 channel上

channel綁定端口

循環(huán)select 等待事件

其中第二步又分為幾個(gè)小步驟

創(chuàng)建selector

調(diào)用channel的register

然后第四步也分為幾個(gè)步驟

selector.select(或者幾個(gè)帶參的重寫方法)

處理所有的selectedKey

然后再繼續(xù)分解：[處理所有的selectedKey]

獲取selectedKey的channel

根據(jù)selectedKey的狀態(tài)處理channel

其中需要注意的是：如果key的狀態(tài)(或者說是readyops)是accept的話，需要把channel轉(zhuǎn)成ServerSocktChannel然后通過accept獲取新的channel，再把這個(gè)selector注冊(cè)到這個(gè)channel中去。如果是其他的讀寫狀態(tài)的話，獲取的channel要轉(zhuǎn)為SocketChannel，然后進(jìn)行操作。

通過NIO的復(fù)習(xí)，我們可以看到一個(gè)完整的NIO的創(chuàng)建流程。在之前的兩篇博文中，我們實(shí)現(xiàn)了第一步初始化以及第三步綁定端口的流程，現(xiàn)在我們先來實(shí)現(xiàn)channel的register。

這里多提一句，網(wǎng)上很多人都是在bind端口之后，再channel register的，但是其實(shí)這個(gè)前后順序并沒有關(guān)系，Netty中則是在bind之前進(jìn)行的。

先看下之前的代碼，我們?cè)赿oBind方法中，先實(shí)例化了一個(gè)channel，然后調(diào)用channel的bind方法。

 private  void doBind(Integer port){
        Channel channel = channelFactory.newChannel();
        channel.bind(new InetSocketAddress(port));
}

這樣看，我們現(xiàn)在需要做的就是在這兩行代碼中插入一段channel register的代碼就可以了，那是不是可以這樣，Channel中新增一個(gè)register接口，然后在實(shí)現(xiàn)類中去實(shí)現(xiàn)他，最后在這里中間寫一句channel.register，貌似看起來沒問題啊，不管怎么樣，先動(dòng)手實(shí)現(xiàn)下。

/* in Channel Interface */
void register(Selector selector);

/* in AbstractNioChannel */
@Override
public void register(Selector selector)  throws ClosedChannelException {
    ch().register(selector,0,null);
}
/*in AbstractBootstrap*/
try {
    channel.register(Selector.open());
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

我們最后的doBind看起來就會(huì)是這樣

 private  void doBind(Integer port){
        Channel channel = channelFactory.newChannel();
        try {
            channel.register(Selector.open());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        channel.bind(new InetSocketAddress(port));
    }

功能貌似是實(shí)現(xiàn)了。。。但是，看起來是不是有些問題？

沒錯(cuò)，首先看起來很丑，try/catch一大塊的很難看，但其次拋去美觀問題不談，這么寫不符合設(shè)計(jì)思想，我這個(gè)類是一個(gè)抽象的啟動(dòng)類，但是這個(gè)register只是NIO的寫法，那BIO，AIO...其他IO實(shí)現(xiàn)怎么辦?

那我們先來做下最簡單的改造，軟件不就是在一次次的重構(gòu)中，慢慢成長起來的嘛。我簡單的分了下步驟。

Channel接口更改，取消入?yún)⒑彤惓伋?/p>

    void register();

抽象實(shí)現(xiàn)類中增加新的帶參方法，供接口方法調(diào)用

@Override
public void register(){
    try {
            register(Selector.open());
    } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
    }
}

private void register(Selector selector) throws ClosedChannelException {
    ch().register(selector,0,null);
}

doBind內(nèi)register調(diào)用

private  void doBind(Integer port){
    Channel channel = channelFactory.newChannel();
    channel.register();
    channel.bind(new InetSocketAddress(port));
}

這樣看，代碼是不是美觀很多？最關(guān)鍵的是，此時(shí)的我們的抽象啟動(dòng)類里，真正做到了抽象，不管什么IO實(shí)現(xiàn)，都會(huì)去調(diào)用自身Channel實(shí)現(xiàn)的register方法。

目前來看還挺不錯(cuò)的，接下來看下Netty是怎么實(shí)現(xiàn)的吧，自己寫的思路對(duì)的，但是肯定有很多地方?jīng)]考慮到的。

Netty中，doBind方法里是包裝了一個(gè)initAndRegister方法去完成初始化和注冊(cè)地功能，這里我們直接看下initAndRegister這個(gè)方法體,看下Netty怎么做的

是不是和我們寫的差不多呢，先實(shí)例化一個(gè)channel，然后再進(jìn)行register的，不過有兩點(diǎn)不同的地方，其是register之前先要調(diào)用一個(gè)init方法，玩過Netty的應(yīng)該都清楚，主要是處理我們自定義的一些配置的，這里我們先不提，等后面再說。先來說下第二個(gè)不同，也就是register方法。

我們的代碼里，是直接通過擴(kuò)展channel的接口，直接調(diào)用channel的register的方法的，但是Netty這里則是通過group(包含了Netty很重要的一個(gè)角色EventLoop，我們后面會(huì)詳細(xì)說他)，傳入channel對(duì)象，然后再去調(diào)用channel的register方法，不信，我們看下他的調(diào)用鏈。

撇去Netty復(fù)雜的繼承關(guān)系，我們最終定位到方法的最終調(diào)用的地方，SingleThreadEventLoop里

我們可以看到，register方法里，先是包裝了一個(gè)promise對(duì)象(實(shí)現(xiàn)promise接口的對(duì)象，這里維護(hù)了channel對(duì)象和這個(gè)eventloop對(duì)象，題外話：promise接口其實(shí)是future接口的一個(gè)超集)，然后調(diào)用了promise里的channel的unsafe對(duì)象的register(ps:好繞口的感覺)，這個(gè)unsafe就是channel的一個(gè)內(nèi)部類，感覺越來越接近了，我們就到unsafe里面看下register方法吧。

這下應(yīng)該很清晰了吧，unsafe的register里又調(diào)用了doRegister，然后就和我們的方法差不多了，這里的javaChannel其實(shí)就是JAVA NIO的channel對(duì)象，唯一不同的就是這里的selector不是open出來的，而是早在eventloop初始化的時(shí)候就存下來了，可能有人會(huì)問：這里eventloop是怎么來的呢？答案就在上面，在調(diào)用unsafe的register的時(shí)候，我們傳入了兩個(gè)對(duì)象，第一個(gè)this就是指向的eventloop(別忘了我們是在eventloop里調(diào)用的register)。然后就是把this(AbstractNioChannel)作為register的第三個(gè)參數(shù)(后面可以通過selectedKey.attachment獲取到)

Netty中怎么做的我們也看過了，相信你和我一樣，有很多疑問(大神們請(qǐng)自動(dòng)無視)。這里我舉出我覺得比較重要的兩個(gè)。

為什么一個(gè)注冊(cè)這么復(fù)雜？明明用原生NIO只需要一行就搞定的，又是promise又是unsafe，在channel.register之間抽象出來兩層。

為什么最后的doRegister里，要用一個(gè)無限循環(huán)包起來呢？

答案還是要從源碼里獲得,先看下eventloop的register的接口注釋

簡單來說，就是把eventloop對(duì)象注冊(cè)到channel里，并且要能知道注冊(cè)的結(jié)果，并且返回。這句話，可能有些同學(xué)不太明白，這是Java中的異步調(diào)用，我們傳統(tǒng)開發(fā)的Java web程序，我們所處理的基本都是單線程的模式，首先這符合人的大腦的習(xí)慣嘛(人的大腦本質(zhì)是串行處理事情的)，其次是多線程的部分，框架和容器已經(jīng)幫我做好了，所以可能會(huì)不太理解異步這個(gè)概念。

然后再看下unsafe這個(gè)register接口的注釋

看到了吧，執(zhí)行promise的channel的注冊(cè)并在完成的時(shí)候通知返回，這是靠一個(gè)叫觀察者模式來完成的，具體的內(nèi)容在下一章會(huì)詳細(xì)講解。

我想這很好的解釋了Netty中，僅僅一個(gè)register都這么復(fù)雜，在單線程或者說串行的程序中，編程往往是很簡單的，說白了就是調(diào)用，調(diào)用，調(diào)用然后返回。但Netty是個(gè)充滿并行和異步的程序，所以光從設(shè)計(jì)上就會(huì)比較復(fù)雜，這讓我想起了沈神說的一句話：簡單的容易理解的模型性能都差，性能好的都很復(fù)雜。雖然他指的是數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，但是我覺得道理是相通的。

還有一點(diǎn)就是這些設(shè)計(jì)也是為了同時(shí)兼容服務(wù)端和客戶端，軟件開發(fā)的思想里，很重要的一點(diǎn)就是復(fù)用。這也是為什么會(huì)有第二個(gè)疑問，我們還是要看下注釋。

jdk的register的注釋說明，如果這個(gè)channel已經(jīng)被注冊(cè)過了，并且再次注冊(cè)的過程中連接斷了，則會(huì)拋出這個(gè)CanceledKeyException異常，那么這里捕獲了異常并且調(diào)用select.selectNow，理論上會(huì)從selector中移除這個(gè)無效的channel，但是事實(shí)上并沒有，所以下面也寫到了，可能是個(gè)jdk bug，所以要顯示的往外繼續(xù)拋出異常。

仔細(xì)想想，如果僅僅是服務(wù)端的channel register，怎么可能發(fā)生上述的情況呢，所以這里的doRegister同時(shí)也是客戶端channel復(fù)用的注冊(cè)方法。

這一章差不多就結(jié)束了，我們做了哪些事情呢？

復(fù)習(xí)Java NIO 流程

動(dòng)手實(shí)現(xiàn)channel register

讀Netty源碼，理解Netty是如何實(shí)現(xiàn)register以及為什么這樣實(shí)現(xiàn)的

軟件開發(fā)的思想

然后畫個(gè)簡單的圖來總結(jié)下把。

接下來在實(shí)現(xiàn)循環(huán)select監(jiān)聽和處理事件之前，我們先實(shí)現(xiàn)一下Netty中一個(gè)很重要的EventLoop，并且了解下運(yùn)用到的異步框架(Future and Promise)，希望我的拖延癥得到解決，應(yīng)該在下周會(huì)寫出來。。。

希望同學(xué)們看到后會(huì)有收獲，如果我有理解不對(duì)的地方，歡迎來指正。