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墨滴

huangfusuper

2021/07/02  阅读:26  主题:极客黑

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:

image-20210424220821596
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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!

huangfusuper

2021/07/02  阅读:26  主题:极客黑

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