Netty 源码解析（二）：Netty 的 Channel

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发布于: 2020 年 04 月 30 日
今天是猿灯塔“365篇原创计划”第二篇。
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接下来的时间灯塔君持续更新Netty系列一共九篇
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Netty源码解析（一）：开始
当前：Netty 源码解析（二）: Netty 的 Channel
Netty 源码解析（三）: Netty 的 Future 和 Promise
Netty 源码解析（四）: Netty 的 ChannelPipeline
Netty 源码解析（五）: Netty 的线程池分析
Netty 源码解析（六）: Channel 的 register 操作
Netty 源码解析（七）: NioEventLoop 工作流程
Netty 源码解析（八）: 回到 Channel 的 register 操作
Netty 源码解析（九）: connect 过程和 bind 过程分析
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今天呢！灯塔君跟大家讲：  
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Netty 的 Channel
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这节我们来看看 NioSocketChannel 是怎么和 JDK 底层的 SocketChannel 联系在一起的，它们是一对一的关系。NioServerSocketChannel 和 ServerSocketChannel 同理，也是一对一的关系。
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在 Bootstrap（客户端） 和 ServerBootstrap（服务端） 的启动过程中都会调用 channel(…) 方法：
下面，我们来看 channel(…) 方法的源码：
// AbstractBootstrap
public B channel(Class<? extends C> channelClass) {
    if (channelClass == null) {
        throw new NullPointerException("channelClass");
    }
    return channelFactory(new ReflectiveChannelFactory<C>(channelClass));
}
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我们可以看到，这个方法只是设置了 channelFactory 为 ReflectiveChannelFactory 的一个实例，然后我们看下这里的 ReflectiveChannelFactory 到底是什么：
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newChannel() 方法是 ChannelFactory 接口中的唯一方法，工厂模式大家都很熟悉。我们可以看到，ReflectiveChannelFactory#newChannel() 方法中使用了反射调用 Channel 的无参构造方法来创建 Channel，我们只要知道，ChannelFactory 的 newChannel() 方法什么时候会被调用就可以了。
对于NioSocketChannel,由于它充当客户端的功能,它的创建时机在 connect(…) 的时候；
对于NioServerSocketChannel来说,它充当服务端功能,它的创建时机在绑定端口bind(…)的时候。
接下来,我们来简单追踪下充当客户端的Bootstrap中NioSocketChannel的创建过程,看看NioSocketChannel是怎么和JDK 中的SocketChannel关联在一起的：
// Bootstrap
public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort) {
    return connect(InetSocketAddress.createUnresolved(inetHost, inetPort));
}
然后再往里看到这个方法：
public ChannelFuture connect(SocketAddress remoteAddress) {
    if (remoteAddress == null) {
        throw new NullPointerException("remoteAddress");
    // validate 只是校验一下各个参数是不是正确设置了
    validate();
    return doResolveAndConnect(remoteAddress, config.localAddress());
}
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继续：
// 再往里就到这里了
private ChannelFuture doResolveAndConnect(final SocketAddress remoteAddress, final SocketAddress localAddress) {
    // 我们要说的部分在这里
    final ChannelFuture regFuture = initAndRegister();
    final Channel channel = regFuture.channel();
    ......
}
然后，我们看initAndRegister()方法：
final ChannelFuture initAndRegister() {
     Channel channel = null;
     try {
         // 前面我们说过，这里会进行 Channel 的实例化
         channel = channelFactory.newChannel();
        init(channel);
    } catch (Throwable t) {
         ...
    }
    ...
    return regFuture;
}
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我们找到了channel = channelFactory.newChannel()这行代码,根据前面说的,这里会调用相应Channel的无参构造方法。
然后我们就可以去看NioSocketChannel的构造方法了：
public NioSocketChannel() {
    // SelectorProvider 实例用于创建 JDK 的 SocketChannel 实例
    this(DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER);
}
public NioSocketChannel(SelectorProvider provider) {
    // 看这里，newSocket(provider) 方法会创建 JDK 的 SocketChannel
    this(newSocket(provider));
}
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我们可以看到，在调用 newSocket(provider) 的时候，会创建JDK NIO的一个 SocketChannel实例：
private static SocketChannel newSocket(SelectorProvider provider) {
    try {
        // 创建 SocketChannel 实例
        return provider.openSocketChannel();
    } catch (IOException e) {
        throw new ChannelException("Failed to open a socket.", e);
    }
}
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NioServerSocketChannel同理，也非常简单，从ServerBootstrap#bind(...)方法一路点进去就清楚了。
所以我们知道了，NioSocketChannel 在实例化过程中，会先实例化JDK底层的 SocketChannel，NioServerSocketChannel 也一样，会先实例化 ServerSocketChannel 实例：
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说到这里，我们顺便再继续往里看一下NioSocketChannel的构造方法：
public NioSocketChannel(SelectorProvider provider) {
    this(newSocket(provider));
}
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刚才我们看到这里newSocket(provider)创建了底层的SocketChannel 实例我们继续往下看构造方法：
public NioSocketChannel(Channel parent, SocketChannel socket) {
    super(parent, socket);
    config = new NioSocketChannelConfig(this, socket.socket());
}
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上面有两行代码，第二行代码很简单，实例化了内部的 NioSocketChannelConfig 实例，它用于保存channel的配置信息，这里没有我们现在需要关心的内容，直接跳过。
第一行调用父类构造器，除了设置属性外，还设置了SocketChannel的非阻塞模式：
protected AbstractNioByteChannel(Channel parent, SelectableChannel ch) {
    // 毫无疑问，客户端关心的是 OP_READ 事件，等待读取服务端返回数据
    super(parent, ch, SelectionKey.OP_READ);
}
// 然后是到这里
protected AbstractNioChannel(Channel parent, SelectableChannel ch, int readInterestOp) {
    super(parent);
    this.ch = ch;
   // 我们看到这里只是保存了 SelectionKey.OP_READ 这个信息，在后面的时候会用到
    this.readInterestOp = readInterestOp;
    try {
        // ******设置 channel 的非阻塞模式******
        ch.configureBlocking(false);
   } catch (IOException e) {
       ......
    }
}
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NioServerSocketChannel的构造方法类似，也设置了非阻塞，然后设置服务端关心的SelectionKey.OP_ACCEPT事件：
public NioServerSocketChannel(ServerSocketChannel channel) {
    // 对于服务端来说，关心的是 SelectionKey.OP_ACCEPT 事件，等待客户端连接
    super(null, channel, SelectionKey.OP_ACCEPT);
    config = new NioServerSocketChannelConfig(this, javaChannel().socket());
}
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这节关于Channel的内容我们先介绍这么多,主要就是实例化了JDK层的SocketChannel或ServerSocketChannel，然后设置了非阻塞模式，我们后面再继续深入下去。