服务端创建过程

## 1 创建过程

> Netty为了向使用者屏蔽NIO通信的细节，在和用户交互的边界做了封装，目的就是为了减少用户开发工作量，降低开发难度，ServerBootstrap是Socket服务端的启动辅助类，用户通过ServerBootstrap可以方便的创建Netty的服务端。

![](/media/202108/2021-08-25_150215_606261.png)

1. **创建ServerBootstrap实例**：
   1. ServerBootstrap**是Netty服务端的启动辅助类**，他**提供了一系列的方法用于设置服务端启动相关的参数**，**底层通过门面模式对各种能力进行抽象和封装**，**尽量不需要用户跟过多的底层API打交道**，以**降低用户的开发难度**。
2. **设置并绑定Reactor线程池**：
   1. **Netty的Reactor线程池是EventLoopGroup**，他实际就**是[EventLoop](https://notebook.ricear.com/project-49/doc-850)的数组**，EventLoop的职责是**处理所有注册到本线程多路复用器Selector上的Channel**，**Selector的轮询操作是由绑定的EventLoop线程的 `run()`方法驱动的**，**在一个循环体内循环执行**，
   2. 值得说明的是**EventLoop的职责不仅仅是处理网络I/O事件**，**用户自定义的Task和定时任务Task也统一由EventLoop负责处理**，这样**线程模型就实现了统一**，**从调度层面看**，也**不存在从EventLoop线程中再启动其他类型的线程用于异步执行另外的任务**，这样就**避免了多线程并发操作和锁竞争**，**提升了I/O线程的处理和调度性能**。
3. **设置并绑定服务端Channel**：
   1. 作为NIO服务端，**需要创建ServerSocketChannel**，**Netty对原生的NIO类库进行了封装**，**对应实现是NioServerSocketChannel**。
   2. 对于用户而言，不需要关心服务端Channel的底层实现细节和工作原理，只**需要指定具体使用那种服务端Channel**即可。
   3. 因此，Netty的ServerBootstrap方法**提供了 `channel()`方法用于指定服务端Channel的类型**，Netty**通过工厂类**，**利用反射创建NioServerSocketChannel对象**，由于**服务端监听端口往往只需要在系统启动时才会调用**，因此**反射对性能的影响并不大**：

```java
      public B channel(Class<? extends C> channelClass) {
          return channelFactory(new ReflectiveChannelFactory<C>(
                  ObjectUtil.checkNotNull(channelClass, "channelClass")
          ));
      }
      ```
4. **链路建立的时候创建并初始化[ChannelPipeline](https://notebook.ricear.com/project-49/doc-848/#2-ChannelPipeline)**：
   1. ChannelPipeline并**不是NIO服务端必需的**，他**本质就是一个负责处理网络事件的职责链**，**负责管理和执行[ChannelHandler](https://notebook.ricear.com/project-49/doc-848)**。
   2. **网络事件以事件流的形式在ChannelPipeline中流转**，**由ChannelPipeline根据ChannelHandler的执行策略调度ChannelHandler的执行**，典型的网络事件如下：
      1. 链路注册。
      2. 链路激活。
      3. 链路断开。
      4. 接收到请求消息。
      5. 请求消息接收并处理完毕。
      6. 发送应答消息。
      7. 链路发生异常。
      8. 发生用户自定义事件。
5. **初始化ChannelPipeline完成之后**，**添加并设置ChannelHandler**：
   1. **ChannelHandler是Netty给用户定制和扩展的关键接口**，**利用ChannelHandler用户可以完成大多数的功能定制**，例如消息编解码、心跳、安全认证、TSL/SSL认证、流量控制和流量整形等，Netty同时也**提供了大量的系统ChannelHandler供用户使用**，比较实用的系统ChannelHandler总结如下：

1. 系统编解码框架：ByteToMessageCodec。
      2. 通用基于长度的半包解码器：LengthFieldBasedFrameDecoder。
      3. 码流日志打印Handler：LoggingHandler。
      4. SSL安全认证Handler：SslHandler。
      5. 链路空闲检测Handler：IdleStateHandler。
      6. 流量整形Handler：ChannelTrafficShapingHandler。
      7. Base64编解码：Base64Decoder和Base64Encoder。
   2. 创建和添加ChannelHandler的代码示例如下：

```java
      ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
      serverBootstrap.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
          @Override
          protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
              ChannelPipeline channelPipeline = ch.pipeline();
              channelPipeline.addLast(new LoggingHandler());
          }
      });
      ```
6. **绑定并启动监听端口**：
   1. **在绑定监听端口之前系统会做一系列的初始化和检测工作**，**完成之后**，**会启动监听端口**，并**将ServerSocketChannel注册到Selector上监听客户端连接**：

```java
      public ChannelFuture bind(SocketAddress localAddress) {
          validate();
          return doBind(ObjectUtil.checkNotNull(localAddress, "localAddress"));
      }
      ```
7. **Selector轮询**：
   1. **由Reactor线程NioEventLoop负责调度和执行Selector轮询操作**，**选择准备就绪的Channel集合**。
8. **调度并执行ChannelHandler**：
   1. **当轮询到准备就绪的Channel之后**，就**由Reactor线程NioEventLoop执行ChannelPipeline的相应方法**，**最终调度并执行ChannelHandler**。
9. **执行系统ChannelHandler和用户添加定制的ChannelHandler**：
   1. **执行Netty系统ChannelHandler和用户添加定制的ChannelHandler**，**ChannelPipeline根据网络事件的类型**，**调度并执行ChannelHandler**。

## 参考文献

1. 《Netty 权威指南 第 2 版》