Netty组件NioEventLoopGroup创建线程执行器源码解析

前言

通过上一章的学习, 我们了解了Server启动的大致流程, 有很多组件与模块并没有细讲, 从这个章开始, 我们开始详细剖析netty的各个组件, 并结合启动流程, 将这些组件的使用场景及流程进行一个详细的说明

这一章主要学习NioEventLoop相关的知识,何为NioEventLoop? NioEventLoop是netty的一个线程, 在上一节我们创建两个NioEventLoopGroup:

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

这里创建了两个group, 我们提过这是boss线程组和worker线程组, 其实这两个线程组就相当于两个NioEventLoop的集合, 默认每个NioEventLoopGroup创建时, 如果不传入线程数, 会创建cpu核数*2个NioEventLoop线程, 其中boss线程通过轮询处理Server的accept事件, 而完成accept事件之后, 就会创建客户端channel, 通过一定的策略, 分发到worker线程进行处理, 而worker线程, 则主要用于处理客户端的读写事件

除了轮询事件, EventLoop线程还维护了两个队列, 一个是延迟任务队列, 另一个是普通任务队列, 在进行事件轮询的同时, 如果队列中有任务需要执行则会去执行队列中的任务

一个NioEventLoop绑定一个selector用于处理多个客户端channel, 但是一个客户端channel只能被一个NioEventLoop处理, 具体关系如图2-0-1所示:

图中我们看到, 一个NioEventLoopGroup下有多个NioEventLoop线程, 而一个线程可以处理多个channel, 其中有个叫pipeline和handler的东西, 同学们可能比较陌生, 这是netty的事件传输机制, 每个pipeline和channel唯一绑定, 这里只需要稍作了解, 之后章节会带大家详细剖析

了解了这些概念, 我们继续以小节的形式对NioEventLoop进行剖析

第一节:  NioEventLoopGroup之创建线程执行器

首先回到第一章最开始的demo, 我们最初创建了两个线程组:

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

创建EventLoopGroup的构造方法

这里, 我们跟随创建EventLoopGroup的构造方法, 来继续学习NioEventLoopGroup的创建过程

以workerGroup为例我们跟进其构造方法:

public NioEventLoopGroup() {
   this(0);
}

继续跟进this(0):

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

这里的nThreads就是刚传入的0, 继续跟进:

public NioEventLoopGroup(int nThreads, Executor executor) {
   this(nThreads, executor, SelectorProvider.provider());
}

这里nThreads仍然为0, executor为null, 这个execute是用于开启NioEventLoop线程所需要的线程执行器, SelectorProvider.provider()是用于创建selector, 这个之后会讲到

我们一直跟到构造方法最后:

public NioEventLoopGroup(int nThreads, Executor executor, EventExecutorChooserFactory chooserFactory,
                        final SelectorProvider selectorProvider,
                        final SelectStrategyFactory selectStrategyFactory,
                        final RejectedExecutionHandler rejectedExecutionHandler) {
   super(nThreads, executor, chooserFactory, selectorProvider, selectStrategyFactory, rejectedExecutionHandler);
}

这里调用了父类的构造方法

跟进super, 进入了其父类MultithreadEventExecutorGroup的构造方法中:

protected MultithreadEventLoopGroup(int nThreads, Executor executor, EventExecutorChooserFactory chooserFactory,
                                Object... args) {
   super(nThreads == 0 ? DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS : nThreads, executor, chooserFactory, args);
}

这里我们看到, 如果传入的线程数量参数为0, 则会给一个默认值, 这个默认值就是两倍的CPU核数, chooserFactory是用于创建线程选择器, 之后会讲到, 继续跟代码之后, 我们就看到了创建NioEventLoop的真正逻辑, 在MultithreadEventExecutorGroup类的构造方法中

跟到MultithreadEventExecutorGroup类的构造方法

protected MultithreadEventExecutorGroup(int nThreads, Executor executor,
                                       EventExecutorChooserFactory chooserFactory, Object... args) {
   //代码省略
   if (executor == null) {
       //创建一个新的线程执行器(1)
       executor = new ThreadPerTaskExecutor(newDefaultThreadFactory());
   }
   //构造NioEventLoop(2)
   children = new EventExecutor[nThreads];
   for (int i = 0; i < nThreads; i ++) {
       boolean success = false;
       try {
           children[i] = newChild(executor, args);
           success = true;
       } catch (Exception e) {
           throw new IllegalStateException("failed to create a child event loop", e);
       } finally {
          //代码省略
       }
   }
   //创建线程选择器(3)
   chooser = chooserFactory.newChooser(children);
   //代码省略
}

这边将代码主要分为三个步骤:

1.创建线程执行器

2.创建EventLoop

3.创建线程选择器

这一小节我们主要剖析第1步, 创建线程执行器

这里有个new DefaultThreadFactory()创建一个DefaultThreadFactory对象, 这个对象作为参数传入ThreadPerTaskExecutor的构造函数,  DefaultThreadFactory顾名思义, 是一个线程工厂, 用于创建线程的, 简单看下这个类的继承关系:

public class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory{//类体
}

我们继续跟进该类的构造方法:

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

其中getClass()就是当前类的class对象, 而当前类是NioEventLoopGroup

继续跟进到DefaultThreadFactory的构造方法中:

public DefaultThreadFactory(Class<?> poolType) {
   this(poolType, false, Thread.NORM_PRIORITY);
}

poolType是NioEventLoop的class对象, Thread.NORM_PRIORITY是设置默认的优先级为5

继续跟构造方法:

public DefaultThreadFactory(Class<?> poolType, boolean daemon, int priority) {
   this(toPoolName(poolType), daemon, priority);
}

这里的toPoolName(poolType)是将线程组命名, 这里返回后结果是"nioEventLoopGroup"(开n头小写), daemon为false, priority为5

继续跟构造方法:

public DefaultThreadFactory(String poolName, boolean daemon, int priority) {
   this(poolName, daemon, priority, System.getSecurityManager() == null ?
           Thread.currentThread().getThreadGroup() : System.getSecurityManager().getThreadGroup());
}

 System.getSecurityManager() == null ? Thread.currentThread().getThreadGroup() : System.getSecurityManager().getThreadGroup() 

这段代码是通过三目运算创建jdk底层的线程组

继续跟this():

public DefaultThreadFactory(String poolName, boolean daemon, int priority, ThreadGroup threadGroup) {
   //省略验证代码
   //线程名字前缀
   prefix = poolName + '-' + poolId.incrementAndGet() + '-';
   this.daemon = daemon;
   //优先级
   this.priority = priority;
   //初始化线程组
   this.threadGroup = threadGroup;
}

这里初始化了DefaultThreadFactory的属性, prefix为poolName(也就是nioEventLoopGroup)+'-'+线程组id(原子自增)+'-'

以及初始化了优先级和jdk底层的线程组等属性

回到最初MultithreadEventExecutorGroup类的构造方法中, 我们看继续看第一步:

//创建一个新的线程执行器(1)
executor = new ThreadPerTaskExecutor(newDefaultThreadFactory());

我们继续跟进ThreadPerTaskExecutor的类中

public final class ThreadPerTaskExecutor implements Executor {
   private final ThreadFactory threadFactory;
   public ThreadPerTaskExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
       if (threadFactory == null) {
           throw new NullPointerException("threadFactory");
       }
       this.threadFactory = threadFactory;
   }
   @Override
   public void execute(Runnable command) {
       //起一个线程
       threadFactory.newThread(command).start();
   }
}

我们发现这个类非常简单, 继承了jdk的Executor类, 从继承关系中我就能猜想到, 而这个类就是用于开启线程的线程执行器

构造方法传入ThreadFactory类型的参数, 这个ThreadFactory就是我们刚才剖析的DefaultThreadFactory, 这个类继承了ThreadFactory, 所以在构造方法中初始化了ThreadFactory类型的属性

我们再看重写的 execute(Runnable command) 方法, 传入一个任务, 然后由threadFactory对象创建一个线程执行该任务

这个execute(Runnable command)方法, 其实就是用开开启NioEventLoop线程用的, 那么NioEventLoop什么时候开启的, 后面章节会进行剖析

这样, 通过 executor = new ThreadPerTaskExecutor(newDefaultThreadFactory()) 这种方式就返回了一个线程执行器Executor, 用于开启NioEventLoop线程

来源：https://www.cnblogs.com/xiangnan6122/p/10202901.html