作者：pingnanlee

博客：http://blog.csdn.net/pingnanlee/article/details/11929009

备注：本文的分析基于netty 4.0.9final版本，仅对Nio进行分析，因为本人对Socket编程比较感兴趣。

1、channel总体机构图

nio channel的总体结构图如下：

2、关键类和接口分析

2.1  基于NioServerSocketChannel进行分析

1）Channel

Channel是顶层接口，继承了AttributeMap, ChannelOutboundInvoker, ChannelPropertyAccess, Comparable，它作为一个具体IO能力的组件提供给开发者，包括read, write, connect, and bind等操作。另外还提供了Channel配置的功能，以及获取Channel所在的eventloop的功能。

2）AbstractChannel

AbstractChannel实现Channel接口，关键代码如下：

[java] view plaincopy

1. private final Channel parent;   

2. private final long hashCode = ThreadLocalRandom.current().nextLong();  

3. private final Unsafe unsafe;  

4. private final DefaultChannelPipeline pipeline;  

5. private final ChannelFuture succeededFuture = new SucceededChannelFuture(this, null);  

6. private final VoidChannelPromise voidPromise = new VoidChannelPromise(this, true);  

7. private final VoidChannelPromise unsafeVoidPromise = new VoidChannelPromise(this, false);  

8. private final CloseFuture closeFuture = new CloseFuture(this);  

9.   

10. private volatile SocketAddress localAddress;  

11. private volatile SocketAddress remoteAddress;  

12. private volatile EventLoop eventLoop;  

13. private volatile boolean registered;  

14.   

15. /** Cache for the string representation of this channel */  

16. private boolean strValActive;  

17. private String strVal;"code" class="java">    /** 

18.  * Creates a new instance. 

19.  * 

20.  * @param parent 

21.  *        the parent of this channel. {@code null} if there's no parent. 

22.  */  

23. protected AbstractChannel(Channel parent) {  

24.     this.parent = parent;  

25.     unsafe = newUnsafe();  

26.     pipeline = new DefaultChannelPipeline(this);  

27. }  

比较重要的对象是pipeline和unsafe，它们提供对read，write，bind等操作的具体实现。

3）AbstractNioChannel

AbstractNioChannel继承AbstractChannel，从这个类开始涉及到JDK的socket，参考如下关键代码：

[java] view plaincopy

1.     private final SelectableChannel ch;  

2.     protected final int readInterestOp;  

3.     private volatile SelectionKey selectionKey;  

4.     private volatile boolean inputShutdown;  

5. "code" class="java">    @Override  

6.     protected void doRegister() throws Exception {  

7.         boolean selected = false;  

8.         for (;;) {  

9.             try {  

10.                 selectionKey = javaChannel().register(eventLoop().selector, 0, this);  

11.                 return;  

12.             } catch (CancelledKeyException e) {  

13.                 if (!selected) {  

14.                     // Force the Selector to select now as the "canceled" SelectionKey may still be  

15.                     // cached and not removed because no Select.select(..) operation was called yet.  

16.                     eventLoop().selectNow();  

17.                     selected = true;  

18.                 } else {  

19.                     // We forced a select operation on the selector before but the SelectionKey is still cached  

20.                     // for whatever reason. JDK bug ?  

21.                     throw e;  

22.                 }  

23.             }  

24.         }  

25.     }     /**     * Create a new instance     *     * @param parent            the parent {@link Channel} by which this instance was created. May be {@code null}     * @param ch                the underlying {@link SelectableChannel} on which it operates     * @param readInterestOp    the ops to set to receive data from the {@link SelectableChannel}     */    protected AbstractNioChannel(Channel parent, SelectableChannel ch, int readInterestOp) {        super(parent);        this.ch = ch;        this.readInterestOp = readInterestOp;        try {            ch.configureBlocking(false);        } catch (IOException e) {            try {                ch.close();            } catch (IOException e2) {                if (logger.isWarnEnabled()) {                    logger.warn(                            "Failed to close a partially initialized socket.", e2);                }            }            throw new ChannelException("Failed to enter non-blocking mode.", e);        }    }  

从上面的代码可以看出，这里定义真正的Socket Channel(SelectableChannel)，关心的事件，注册后的key。将Socket设置为非阻塞，这是所有异步IO的关键，也就是说不管多么好的框架，底层基础还是不会变，可见学好基础的重要性啊，^_^。这里重点要关注一下register函数，这个函数是将Channel和事件循环进行关联的关键。每个事件循环都有一个自己的selector，channel实际上是注册到了相应eventloop的selector中，这也是Nio Socket编程的基础。

从这个类中已经可以看到netty的channel是如何和socket 的nio channel关联的了，以及channel是如何和eventloop关联的了。

4）AbstractNioMessageChannel

这个类继承AbstractNioChannel，主要是提供了一个newUnsafe方法返回NioMessageUnsafe对象的实例（实现read方法）。另外还定义doReadMessages和doWriteMessage两个抽象方法。

5）ServerSocketChannel和ServerChannel

这两个接口主要是定义了一个config方法，以及获取网络地址的方法。

6）NioServerSocketChannel

NioServerSocketChannel继承AbstractNioMessageChannel，实现ServerSocketChannel，它是一个具体类，提供给开发者使用。

[java] view plaincopy

1. /** 

2.  * A {@link io.netty.channel.socket.ServerSocketChannel} implementation which uses 

3.  * NIO selector based implementation to accept new connections. 

4.  */  

5. public class NioServerSocketChannel extends AbstractNioMessageChannel  

6.                              implements io.netty.channel.socket.ServerSocketChannel {  

7.   

8.     private static final ChannelMetadata METADATA = new ChannelMetadata(false);  

9.   

10.     private static final InternalLogger logger = InternalLoggerFactory.getInstance(NioServerSocketChannel.class);  

11.   

12.     private static ServerSocketChannel newSocket() {  

13.         try {  

14.             return ServerSocketChannel.open();  

15.         } catch (IOException e) {  

16.             throw new ChannelException(  

17.                     "Failed to open a server socket.", e);  

18.         }  

19.     }  

20.   

21.     private final ServerSocketChannelConfig config;  

22.   

23.     /** 

24.      * Create a new instance 

25.      */  

26.     public NioServerSocketChannel() {  

27.         super(null, newSocket(), SelectionKey.OP_ACCEPT);  

28.         config = new DefaultServerSocketChannelConfig(this, javaChannel().socket());  

29.     }  

30.   

31.     @Override  

32.     protected ServerSocketChannel javaChannel() {  

33.         return (ServerSocketChannel) super.javaChannel();  

34.     }  

35.   

36.     @Override  

37.     protected void doBind(SocketAddress localAddress) throws Exception {  

38.         javaChannel().socket().bind(localAddress, config.getBacklog());  

39.     }  

40.   

41.     @Override  

42.     protected void doClose() throws Exception {  

43.         javaChannel().close();  

44.     }  

45.   

46.     @Override  

47.     protected int doReadMessages(List