NioEventLoopGroup源码解析

NioEventLoopGroup的初始化源码

一、寻找源码的过程

我们前面说到过，NioEventLoopGroup我们可以近乎把它看作是一个线程池，该线程池会执行一个一个的任务，我们常用的NioEventLoopGroup大概有两种，NioEventLoopGroup(int nThreads),NioEventLoopGroup()，即一个是指定线程数量的，一个是默认指定线程数量的！这里我们以无参构造为入口进行分析！

EventLoopGroup work = new NioEventLoopGroup();

public NioEventLoopGroup() {
    this(0);
}

当我们使用默认的数量的时候，他会传递一个0，我们继续往下跟！

public NioEventLoopGroup(int nThreads) {
    this(nThreads, (Executor) null);
}

注意这里传递的参数是:0,null

public NioEventLoopGroup(int nThreads, Executor executor) {
    //每个 group维护一个 SelectorProvider 主要用它获取selector选择器
    this(nThreads, executor, SelectorProvider.provider());
}

这里面多传递了一个 SelectorProvider.provider()，该方法是JDK NIO提供的API主要可以获取NIO选择器或者Channel,如下图：

我们回归主线继续跟：

public NioEventLoopGroup(
            int nThreads, Executor executor, final SelectorProvider selectorProvider) {
    this(nThreads, executor, selectorProvider, DefaultSelectStrategyFactory.INSTANCE);
}

这里多传递了一个 DefaultSelectStrategy选择策略，这在后面讲解NioEventLoop会具体讲解，不做阐述！

public NioEventLoopGroup(int nThreads, Executor executor, final SelectorProvider selectorProvider,
                             final SelectStrategyFactory selectStrategyFactory) {
    super(nThreads, executor, selectorProvider, selectStrategyFactory, RejectedExecutionHandlers.reject());
}

我们会发现这里还会默认传递一个拒绝策略RejectedExecutionHandlers.reject()，这个拒绝策略是干嘛的呢？

@Override
public void rejected(Runnable task, SingleThreadEventExecutor executor) {
    throw new RejectedExecutionException();
}

我们得到一个结论，当某些条件触发这个拒绝策略，那么他会抛出一个RejectedExecutionException异常，具体什么时候触发，后续也会详细说明，这里只需要记住就OK了！

我们继续回到主线, 这里我们开始调用父类，还记得上一节课我们分析的NioEventLoopGroup的父类是谁吗？没错是：MultithreadEventLoopGroup, 我们会进入到MultithreadEventLoopGroup里面：

protected MultithreadEventLoopGroup(int nThreads, Executor executor, Object... args) {
    //线程数量为0时  使用默认的cpu * 2
    super(nThreads == 0 ? DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS : nThreads, executor, args);
}

nThreads还记得是几吗？是0对不对，这里有个判断，当你的线程数量为0的时候，会使用DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS当作线程池的数量，DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS是多少呢？

DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS = Math.max(1, SystemPropertyUtil.getInt("io.netty.eventLoopThreads", NettyRuntime.availableProcessors() * 2));

默认是CPU的两倍，所以我们现在得到一个结论，当我们使用默认的NioEventLoopGroup的时候，系统会默认使用系统CPU核数*2当作线程池的数量！

我们上一步传递过来的selectorProvider、拒绝策略、selectStrategyFactory被封装为数组，并放在args[0]，args[1], args[2]的位置！

我们继续回到主线，这里又再次调用到父类，MultithreadEventExecutorGroup:

protected MultithreadEventExecutorGroup(int nThreads, Executor executor, Object... args) {
    this(nThreads, executor, DefaultEventExecutorChooserFactory.INSTANCE, args);
}

注意，这里又再次多传递了一个参数：DefaultEventExecutorChooserFactory一个选择器工厂，这里会返回一个选择器，他是DefaultEventExecutorChooserFactory类型的，具体分析后面会分析！我们继续回到主线：

protected MultithreadEventExecutorGroup(int nThreads, Executor executor, EventExecutorChooserFactory chooserFactory, Object... args) {
    ..........后续源码补充..........
}

到这里我们终于看到了一大段代码，这里是EventLoopGroup的主要逻辑，我们逐行分析：

二、构建线程执行器

1. 源码解析

//newDefaultThreadFactory  构建线程工厂
if (executor == null) {
    //创建并保存线程执行器  执行器  执行任务的  默认是  DefaultThreadFactory 线程池
    executor = new ThreadPerTaskExecutor(newDefaultThreadFactory());
}

这里会判断我们传入的执行器是否为空，否则就新建一个，我们还记得executor是什么值吗？是null，对不对，所以它会进入到这里的逻辑我们进入到newDefaultThreadFactory源码里面看一下：

newDefaultThreadFactory()主要逻辑

protected ThreadFactory newDefaultThreadFactory() {
    return new DefaultThreadFactory(getClass());
}

可以看到，这里向执行器里面传入了一个 DefaultThreadFactory一个默认的线程工厂！

ThreadPerTaskExecutor主要逻辑：

/**
 * io.netty.util.concurrent.DefaultThreadFactory#newThread(java.lang.Runnable)
 *
 * 执行任务  每次执行任务都会创建一个线程实体对象
 * @param command 线程
 */
@Override
public void execute(Runnable command) {
    //执行任务
    threadFactory.newThread(command).start();
}

我们发现，这里调用了一个我们传入的线程工厂，创建了一个新的线程并调用start方法启动了起来，那么他是如何创建的呢？ 我们进入到newThread源码里面查看，由于我们默认使用的线程工厂是 DefaultThreadFactory, 所以，我们会进入到 DefaultThreadFactory#newThread

@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
    //创建一个线程 每次执行任务的时候都会创建一个线程实体
    Thread t = newThread(FastThreadLocalRunnable.wrap(r), prefix + nextId.incrementAndGet());
    try {
        if (t.isDaemon() != daemon) {
            t.setDaemon(daemon);
        }

        if (t.getPriority() != priority) {
            t.setPriority(priority);
        }
    } catch (Exception ignored) {
        // Doesn't matter even if failed to set.
    }
    return t;
}

这里没有太多的操作，只是会将一个 Runnable封装为一个 Thread进行返回，我们重点关注一下这个Thread，它和我们传统使用的Thread是一样的吗？  我们跟进到 newThread方法看一下：

protected Thread newThread(Runnable r, String name) {
    //Netty自己封装的线程
    return new FastThreadLocalThread(threadGroup, r, name);
}

逻辑很简单，就是将一个Thread包装为Netty自定义的 FastThreadLocalThread，至于为什么，我们暂时不往下多做解释，后续章节会很详细的解释它！

2. 线程执行器总结

这里我们会创建一个线程执行器 ThreadPerTaskExecutor，使用默认的线程工厂DefaultThreadFactory，线程执行器会将一个任务包装为一个 FastThreadLocalThread对象，然后调用start方法开启一个新的线程执行任务！

三、创建对应数量的执行器

//创建执行器数组  数量和预设线程数量一致
children = new EventExecutor[nThreads];

for (int i = 0; i < nThreads; i ++) {
    boolean success = false;
    try {
        //创建执行器  开始创建执行器   这里的执行机估计就会EventLoop  是NioEventLoop
        children[i] = newChild(executor, args);
        success = true;
    } catch (Exception e) {
        .....省略不必要代码
    } finally {
        .....省略不必要代码
    }
}

1. 源码解析

children = new EventExecutor[nThreads];

首先他会创建一个空的EventExecutor执行器数组，然后遍历填充！

还记得 nThreads是几吗？  默认是CPU*2的大小，所以这里会创建 CPU * 2数量的执行器！ 我们发现，for循环中填充的主要逻辑是newChild，所以，我们进入到 newChild方法, 这里提示一点，我们创建的Group对象是一个什么对象？ 是NioEventLoopGroup对象对不对，所以我们这里会进入到  NioEventLoopGroup#newChild方法：

@Override
protected EventLoop newChild(Executor executor, Object... args) throws Exception {
    EventLoopTaskQueueFactory queueFactory = args.length == 4 ? (EventLoopTaskQueueFactory) args[3] : null;
    return new NioEventLoop(this, executor, (SelectorProvider) args[0],
                            ((SelectStrategyFactory) args[1]).newSelectStrategy(), (RejectedExecutionHandler) args[2], queueFactory);
}

我们传递过来 的args长度为3,前面做过解析 ：

args[0]为 selectorProvider、args[1]为拒绝策略、args[2]为selectStrategyFactory

所以 queueFactory为null， 然后我们再重点关注 NioEventLoop对象，可以看出，newChild方法返回的是 NioEventLoop，那么我们初步就可以确定，EventExecutor数组里面存在的是NioEventLoop对象！至此，我们就不深究了，NioEventLoop的初始化源码分析我会放到下一节课分析，这里我们可以确定一件事， EventExecutor数组里面存在的是NioEventLoop对象！我们继续回到主线：

2. 执行器数组总结

for循环完毕之后，此时的EventExecutor[nThreads];数组就被填充满了，里面的每一个元素都是NioEventLoop对象，每一个NioEventLoop对象都包含一个 ThreadPerTaskExecutor线程执行器对象！

四、创建一个执行器选择器

1. 源码解析

chooser = chooserFactory.newChooser(children);

还记得 chooserFactory是什么类型的吗？ 是DefaultEventExecutorChooserFactory类型的，忘了的可以往上翻一下寻找源码的过程中的代码或者调试一下！

我们进入到  DefaultEventExecutorChooserFactory#newChooser 源码逻辑中，并传入刚刚我们循环填充好的数组：

@Override
public EventExecutorChooser newChooser(EventExecutor[] executors) {
    //判断2的幂 isPowerOfTwo
    if (isPowerOfTwo(executors.length)) {
        return new PowerOfTwoEventExecutorChooser(executors);
    } else {
        //简单的
        return new GenericEventExecutorChooser(executors);
    }
}

可以看到，这里似乎有两种情况，返回的是不同的策略对象，当你的数组长度是2的幂等次方的时候，返回的是 PowerOfTwoEventExecutorChooser对象，否则返回  GenericEventExecutorChooser对象，我们就两种情况全部分析一下：

I、PowerOfTwoEventExecutorChooser

PowerOfTwoEventExecutorChooser(EventExecutor[] executors) {
    this.executors = executors;
}

@Override
public EventExecutor next() {
    //2的幂等性  实现这个  也能实现循环取数的
    //executors   就是NioEventLoop数组  按照2次幂求本次获取的EventLoop是个啥
    return executors[idx.getAndIncrement() & executors.length - 1];
}

这段代码的主要逻辑是，取一个自增的CAS类，与数组长度做&运算，最终会出现循环取数的结果：

从上面的图片可以基本看出来, 该功能可以实现一个循环取数的功能，每次达到数组的尾部部都会重新回到头部重新获取！

代码案例：

public static void main(String[] args) {
    String[] strings = {"第一个", "第二个", "第三个", "第四个"};
    AtomicInteger idx = new AtomicInteger();
    for (int i = 0; i < 9; i++) {
        System.out.println(strings[idx.getAndIncrement() & strings.length -1]);
    }

}

结果集

第一个
第二个
第三个
第四个
第一个
第二个
第三个
第四个
第一个

II、GenericEventExecutorChooser

当你的线程数量不是2的幂次方的时候，会走一个通用的选择器，具体实现源码如下：

GenericEventExecutorChooser(EventExecutor[] executors) {
    this.executors = executors;
}

@Override
public EventExecutor next() {
    //自增  取模   以达到循环的目的
    //假设executors 长度为5  那么 不断的循环就会不断的得到 0 1 2 3 4  0 1 2 3 4。。。
    return executors[Math.abs(idx.getAndIncrement() % executors.length)];
}

这个代码就不用了我做演示了吧，他的功能和上面那个功能是一样的能  能够达到一个循环取数的功能

思考

为什么Netty要分为两个策略类来实现呢，直接用第二种不行吗？

Netty官方对性能的要求达到了极致，大家要知道位运算速度要高于直接取模运算的，所以Netty官方即使是这一点也做了一个优化！

2. 执行器选择器总结

我们通过上述可以了解到，这里会通过一个选择器工厂创建一个选择器，并保存在NioEvenetLoopGroup中，调用该选择器的next方法会返回一个NioEventLoop对象，其中的获取方式是不断的循环，依次获取NioEventLoop对象，这也是一个NioEventLoop对SocketChannel为一对多的基础！这都是后话！

NioEventLoopGroup源码总结

1. 创建一个线程执行器，当调用该线程执行器的execute方法的时候，会讲一个Runable对象包装为Thread对象，再将Thread对象包装为FastThreadLocalThread对象，然后启动起来！    简单来说，每调用一次execute方法，都去创建并启动一条新线程执行任务！
2. 创建一个执行器数组，数组长度与我们传递的数量有关，默认为CPU*2个数量，然后再循环填充这个空数组，数组里面的元素是一个NioEventLoop对象，每一个NioEventLoop对会持有一个线程执行器的引用！
3. 创建一个执行器选择器，调用该执行器选择器的next方法可以返回一个NioEventLoop对象，内部是进行循环取数的，每一个NioEventLoop都可能会被多次获取！