#yyds干货盘点#netty系列之:Bootstrap,ServerBootstrap和netty中的实现 _BootStrap

行是知之始,知是行之成。这篇文章主要讲述#yyds干货盘点#netty系列之:Bootstrap,ServerBootstrap和netty中的实现相关的知识，希望能为你提供帮助。
简介虽然netty很强大，但是使用netty来构建程序却是很简单，只需要掌握特定的netty套路就可以写出强大的netty程序。每个netty程序都需要一个Bootstrap，什么是Bootstrap呢？Bootstrap翻译成中文来说就是鞋拔子，在计算机世界中，Bootstrap指的是引导程序，通过Bootstrap可以轻松构建和启动程序。
在netty中有两种Bootstrap：客户端的Bootstrap和服务器端的ServerBootstrap。两者有什么不同呢？netty中这两种Bootstrap到底是怎么工作的呢？一起来看看吧。
Bootstrap和ServerBootstrap的联系首先看一下Bootstrap和ServerBootstrap这两个类的继承关系，如下图所示：
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可以看到Bootstrap和ServerBootstrap都是继承自AbstractBootstrap,而AbstractBootstrap则是实现了Cloneable接口。
AbstractBootstrap有细心的同学可能会问了，上面图中还有一个Channel,channel跟AbstractBootstrap有什么关系呢？
我们来看下AbstractBootstrap的定义:

public abstract class AbstractBootstrap< B extends AbstractBootstrap< B, C> , C extends Channel> implements Cloneable

AbstractBootstrap接受两个泛型参数，一个是B继承自AbstractBootstrap,一个是C继承自Channel。
我们先来观察一下一个简单的Bootstrap启动需要哪些元素：

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(); EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); try ServerBootstrap b = new ServerBootstrap(); b.group(bossGroup, workerGroup) .channel(NioserverSocketChannel.class) .childHandler(new ChannelInitializer< SocketChannel> () @Override public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception ch.pipeline().addLast(new FirstServerHandler()); ) .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128) .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true); // 绑定端口并开始接收连接 ChannelFuture f = b.bind(port).sync(); // 等待server socket关闭 f.channel().closeFuture().sync();

上面的代码是一个最基本也是最标准的netty服务器端的启动代码。可以看到和Bootstrap相关的元素有这样几个：

EventLoopGroup，主要用来进行channel的注册和遍历。
channel或者ChannelFactory，用来指定Bootstrap中使用的channel的类型。
ChannelHandler,用来指定具体channel中消息的处理逻辑。
ChannelOptions,表示使用的channel对应的属性信息。
SocketAddress,bootstrap启动是绑定的ip和端口信息。

目前看来和Bootstrap相关的就是这5个值,而AbstractBootstrap的构造函数中也就定义了这些属性的赋值：

AbstractBootstrap(AbstractBootstrap< B, C> bootstrap) group = bootstrap.group; channelFactory = bootstrap.channelFactory; handler = bootstrap.handler; localAddress = bootstrap.localAddress; synchronized (bootstrap.options) options.putAll(bootstrap.options); attrs.putAll(bootstrap.attrs);

示例代码中的group，channel,option等方法实际上都是向这些属性中赋值，并没有做太多的业务操作。
在Bootstrap中，channel其实是有两种赋值方法，一种是直接传入channel，另外一种方法是传入ChannelFactory。两者的本质都是一样的，我们看下channel是怎么转换成为ChannelFactory的：

public B channel(Class< ? extends C> channelClass) return channelFactory(new ReflectiveChannelFactory< C> ( ObjectUtil.checkNotNull(channelClass, "channelClass") ));

channelClass被封装在一个ReflectiveChannelFactory中，最终还是设置的channelFactory属性。
AbstractBootstrap中真正启动服务的方法就是bind,bind方法传入的是一个SocketAddress,返回的是ChannelFuture,很明显，bind方法中会创建一个channel。我们来看一下bind方法的具体实现：

private ChannelFuture doBind(final SocketAddress localAddress) final ChannelFuture regFuture = initAndRegister(); final Channel channel = regFuture.channel(); if (regFuture.cause() != null) return regFuture; if (regFuture.isDone()) // At this point we know that the registration was complete and successful. ChannelPromise promise = channel.newPromise(); doBind0(regFuture, channel, localAddress, promise); return promise; else // Registration future is almost always fulfilled already, but just in case its not. final PendingRegistrationPromise promise = new PendingRegistrationPromise(channel); regFuture.addListener(new ChannelFutureListener() @Override public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception Throwable cause = future.cause(); if (cause != null) // Registration on the EventLoop failed so fail the ChannelPromise directly to not cause an // IllegalStateException once we try to access the EventLoop of the Channel. promise.setFailure(cause); else // Registration was successful, so set the correct executor to use. // See https://github.com/netty/netty/issues/2586 promise.registered(); doBind0(regFuture, channel, localAddress, promise); ); return promise;

在doBind方法中，首先调用initAndRegister方法去初始化和注册一个channel。
channel是通过channelFactory的newChannel方法来创建的：

channel = channelFactory.newChannel();

接着调用初始化channel的init方法。这个init方法在AbstractBootstrap中并没有实现，需要在具体的实现类中实现。
有了channel之后，通过调用EventLoopGroup的register方法将channel注册到 EventLoop中，并将注册生成的ChannelFuture返回。
然后通过判断返回的regFuture的状态，来判断channel是否注册成功，如果注册成功,最后调用doBind0方法,完成最后的绑定工作：

private static void doBind0( final ChannelFuture regFuture, final Channel channel, final SocketAddress localAddress, final ChannelPromise promise) // This method is invoked before channelRegistered() is triggered.Give user handlers a chance to set up // the pipeline in its channelRegistered() implementation. channel.eventLoop().execute(new Runnable() @Override public void run() if (regFuture.isSuccess()) channel.bind(localAddress, promise).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE_ON_FAILURE); else promise.setFailure(regFuture.cause()); );

因为eventLoop本身是一个Executor，所以可以执行一个具体的命令的，在它的execute方法中，传入了一个新的Runnable对象，在其中的run方法中执行了channel.bind方法，将channel跟SocketAddress进行绑定。
到此，Bootstrap的bind方法执行完毕。
我们再来回顾一下bind方法的基本流程：

通过ChannelFactory创建一个channel。
将channel注册到Bootstrap中的EventLoopGroup中。
如果channel注册成功，则调用EventLoopGroup的execute方法，将channel和SocketAddress进行绑定。

是不是很清晰？
讲完AbstractBootstrap，接下来，我们再继续探讨一下Bootstrap和ServerBootstrap。
Bootstrap和ServerBootstrap首先来看下Bootstrap，Bootstrap主要使用在客户端使用,或者UDP协议中。
先来看下Bootstrap的定义：

public class Bootstrap extends AbstractBootstrap< Bootstrap, Channel>

Bootstrap和AbstractBootstrap相比，主要多了一个属性和一个方法。
多的一个属性是resolver:

private static final AddressResolverGroup< ?> DEFAULT_RESOLVER = DefaultAddressResolverGroup.INSTANCE; private volatile AddressResolverGroup< SocketAddress> resolver = (AddressResolverGroup< SocketAddress> ) DEFAULT_RESOLVER;

AddressResolverGroup里面有一个IdentityHashMap,它的key是EventExecutor，value是AddressResolver:

private final Map< EventExecutor, AddressResolver< T> > resolvers = new IdentityHashMap< EventExecutor, AddressResolver< T> > ();

实际上AddressResolverGroup维护了一个EventExecutor和AddressResolver的映射关系。
AddressResolver主要用来解析远程的SocketAddress的地址。因为远程的SocketAddress可能并不是一个IP地址，所以需要使用AddressResolver解析一下。
这里的EventExecutor实际上就是channel注册的EventLoop。
另外Bootstrap作为一个客户端的应用，它需要连接到服务器端，所以Bootstrap类中多了一个connect到远程SocketAddress的方法：

public ChannelFuture connect(SocketAddress remoteAddress) ObjectUtil.checkNotNull(remoteAddress, "remoteAddress"); validate(); return doResolveAndConnect(remoteAddress, config.localAddress());

connect方法和bind方法的逻辑类似，只是多了一个resolver的resolve过程。
解析完毕之后，会调用doConnect方法，进行真正的连接：

private static void doConnect( final SocketAddress remoteAddress, final SocketAddress localAddress, final ChannelPromise connectPromise) // This method is invoked before channelRegistered() is triggered.Give user handlers a chance to set up // the pipeline in its channelRegistered() implementation. final Channel channel = connectPromise.channel(); channel.eventLoop().execute(new Runnable() @Override public void run() if (localAddress == null) channel.connect(remoteAddress, connectPromise); else channel.connect(remoteAddress, localAddress, connectPromise); connectPromise.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE_ON_FAILURE); );

可以看到doConnect方法和doBind方法很类似，都是通过当前channel注册的eventLoop来执行channel的connect或许bind方法。
再看一下ServerBootstrap的定义：

public class ServerBootstrap extends AbstractBootstrap< ServerBootstrap, ServerChannel>

因为是ServerBootstrap用在服务器端，所以不选Bootstrap那样去解析SocketAddress，所以没有resolver属性。
但是对应服务器端来说，可以使用parent EventLoopGroup来接受连接，然后使用child EventLoopGroup来执行具体的命令。所以在ServerBootstrap中多了一个childGroup和对应的childHandler:

private volatile EventLoopGroup childGroup; private volatile ChannelHandler childHandler;

因为ServerBootstrap有两个group，所以ServerBootstrap包含一个含有两个EventLoopGroup的group方法：

public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup)

还记得bind方法需要实现的init方法吗？我们看下ServerBootstrap中init的具体逻辑：

void init(Channel channel) setChannelOptions(channel, newOptionsArray(), logger); setAttributes(channel, newAttributesArray()); ChannelPipeline p = channel.pipeline(); final EventLoopGroup currentChildGroup = childGroup; final ChannelHandler currentChildHandler = childHandler; final Entry< ChannelOption< ?> , Object> [] currentChildOptions = newOptionsArray(childOptions); final Entry< AttributeKey< ?> , Object> [] currentChildAttrs = newAttributesArray(childAttrs); p.addLast(new ChannelInitializer< Channel> () @Override public void initChannel(final Channel ch) final ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline(); ChannelHandler handler = config.handler(); if (handler != null) pipeline.addLast(handler); ch.eventLoop().execute(new Runnable() @Override public void run() pipeline.addLast(new ServerBootstrapAcceptor( ch, currentChildGroup, currentChildHandler, currentChildOptions, currentChildAttrs)); ); );

首先是设置channel的一些属性，然后通过channel.pipeline方法获得channel对应的pipeline，然后向pipeline中添加channelHandler。
这些都是常规操作，我们要注意的是最后通过channel注册到的eventLoop，将ServerBootstrapAcceptor加入到了pipeline中。
很明显ServerBootstrapAcceptor本身应该是一个ChannelHandler,它的主要作用就是用来接受连接：

private static class ServerBootstrapAcceptor extends ChannelInboundHandlerAdapter

我们来看一下它的channelRead方法：

public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) final Channel child = (Channel) msg; child.pipeline().addLast(childHandler); setChannelOptions(child, childOptions, logger); setAttributes(child, childAttrs); try childGroup.register(child).addListener(new ChannelFutureListener() @Override public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception if (!future.isSuccess()) forceClose(child, future.cause()); ); catch (Throwable t) forceClose(child, t);

因为server端接受的是客户端channel的connect操作，所以对应的channelRead中的对象实际上是一个channel。这里把这个接受到的channel称作child。通过给这个child channel添加childHandler,childOptions和childAttrs，一个能够处理child channel请求的逻辑就形成了。
最后将child channel注册到childGroup中，至此整个ServerBootstrapAcceptor接受channel的任务就完成了。
这里最妙的部分就是将客户端的channel通过server端的channel传到server端，然后在server端为child channel配备handler进行具体的业务处理，非常巧妙。
总结【#yyds干货盘点#netty系列之:Bootstrap,ServerBootstrap和netty中的实现】通过具体分析AbstractBootstrap，Bootstrap和ServerBootstrap的结构和实现逻辑，相信大家对netty服务的启动流程有了大概的认识，后面我们会详细讲解netty中的channel和非常重要的eventLoop。