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Netty源碼分析NioEventLoop執(zhí)行select操作入口

 更新時間:2022年03月25日 14:44:30   作者:向南是個萬人迷  
這篇文章主要介紹了Netty源碼分析NioEventLoop執(zhí)行select操作入口,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪

分析完了selector的創(chuàng)建和優(yōu)化的過程, 這一小節(jié)分析select相關(guān)操作

select操作的入口

NioEventLoop的run方法

protected void run() {
    for (;;) {
        try {
            switch (selectStrategy.calculateStrategy(selectNowSupplier, hasTasks())) {
                case SelectStrategy.CONTINUE:
                    continue;
                case SelectStrategy.SELECT:
                    //輪詢io事件(1)
                    select(wakenUp.getAndSet(false));
                    if (wakenUp.get()) {
                        selector.wakeup();
                    }
                default:
            }
            cancelledKeys = 0;
            needsToSelectAgain = false;
            //默認(rèn)是50
            final int ioRatio = this.ioRatio; 
            if (ioRatio == 100) {
                try {
                    processSelectedKeys();
                } finally {
                    runAllTasks();
                }
            } else {
                //記錄下開始時間
                final long ioStartTime = System.nanoTime();
                try {
                    //處理輪詢到的key(2)
                    processSelectedKeys();
                } finally {
                    //計(jì)算耗時
                    final long ioTime = System.nanoTime() - ioStartTime;
                    //執(zhí)行task(3)
                    runAllTasks(ioTime * (100 - ioRatio) / ioRatio);
                }
            }
        } catch (Throwable t) {
            handleLoopException(t);
        }
        //代碼省略
    }
}

代碼比較長, 其實(shí)主要分為三部分:

1. 輪詢io事件

2. 處理輪詢到的key

3. 執(zhí)行task

這一小節(jié), 主要剖析第一部分

輪詢io事件

首先switch塊中默認(rèn)會走到SelectStrategy.SELECT中, 執(zhí)行select(wakenUp.getAndSet(false))方法

參數(shù)wakenUp.getAndSet(false)代表當(dāng)前select操作是未喚醒狀態(tài)

進(jìn)入到select(wakenUp.getAndSet(false))方法中

private void select(boolean oldWakenUp) throws IOException {
    Selector selector = this.selector;
    try {
        int selectCnt = 0;
        //當(dāng)前系統(tǒng)的納秒數(shù)
        long currentTimeNanos = System.nanoTime();
        //截止時間=當(dāng)前時間+隊(duì)列第一個任務(wù)剩余執(zhí)行時間
        long selectDeadLineNanos = currentTimeNanos + delayNanos(currentTimeNanos);
        for (;;) {
            //阻塞時間(毫秒)=(截止時間-當(dāng)前時間+0.5毫秒)
            long timeoutMillis = (selectDeadLineNanos - currentTimeNanos + 500000L) / 1000000L;
            if (timeoutMillis <= 0) {
                if (selectCnt == 0) {
                    selector.selectNow();
                    selectCnt = 1;
                }
                break;
            }
            if (hasTasks() && wakenUp.compareAndSet(false, true)) {
                selector.selectNow();
                selectCnt = 1;
                break;
            }
            //進(jìn)行阻塞式的select操作
            int selectedKeys = selector.select(timeoutMillis);
            //輪詢次數(shù)
            selectCnt ++;
            //如果輪詢到一個事件(selectedKeys != 0), 或者當(dāng)前select操作需要喚醒(oldWakenUp), 
            //或者在執(zhí)行select操作時已經(jīng)被外部線程喚醒(wakenUp.get()), 
            //或者任務(wù)隊(duì)列已經(jīng)有任務(wù)(hasTask), 或者定時任務(wù)隊(duì)列中有任務(wù)(hasScheduledTasks())
            if (selectedKeys != 0 || oldWakenUp || wakenUp.get() || hasTasks() || hasScheduledTasks()) {
                break;
            }
            //省略
            //記錄下當(dāng)前時間
            long time = System.nanoTime();
            //當(dāng)前時間-開始時間>=超時時間(條件成立, 執(zhí)行過一次select操作, 條件不成立, 有可能發(fā)生空輪詢)
            if (time - TimeUnit.MILLISECONDS.toNanos(timeoutMillis) >= currentTimeNanos) {
                //代表已經(jīng)進(jìn)行了一次阻塞式select操作, 操作次數(shù)重置為1
                selectCnt = 1;
            } else if (SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD > 0 && selectCnt >= SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD) {
                //省略日志代碼
                //如果空輪詢的次數(shù)大于一個閾值(512), 解決空輪詢的bug
                rebuildSelector();
                selector = this.selector;
                selector.selectNow();
                selectCnt = 1;
                break;
            }
            currentTimeNanos = time;
        }
        //代碼省略
    } catch (CancelledKeyException e) {
        //省略
    }
}

首先通過 long currentTimeNanos = System.nanoTime() 獲取系統(tǒng)的納秒數(shù)

繼續(xù)往下看:

long selectDeadLineNanos = currentTimeNanos + delayNanos(currentTimeNanos);

delayNanos(currentTimeNanos)代表距定時任務(wù)中第一個任務(wù)剩余多長時間, 這個時間+當(dāng)前時間代表這次操作不能超過的時間, 因?yàn)槌^之后定時任務(wù)不能嚴(yán)格按照預(yù)定時間執(zhí)行, 其中定時任務(wù)隊(duì)列是已經(jīng)按照執(zhí)行時間有小到大排列好的隊(duì)列, 所以第一個任務(wù)則是最近需要執(zhí)行的任務(wù), selectDeadLineNanos就代表了當(dāng)前操作不能超過的時間

然后就進(jìn)入到了無限for循環(huán)

for循環(huán)中我們關(guān)注:

long timeoutMillis = (selectDeadLineNanos - currentTimeNanos + 500000L) / 1000000L

selectDeadLineNanos - currentTimeNanos+500000L 代表截止時間-當(dāng)前時間+0.5毫秒的調(diào)整時間, 除以1000000表示將計(jì)算的時間轉(zhuǎn)化為毫秒數(shù)

最后算出的時間就是selector操作的阻塞時間, 并賦值到局部變量的timeoutMillis中

后面有個判斷 if(imeoutMillis<0) , 代表當(dāng)前時間已經(jīng)超過了最后截止時間+0.5毫秒,  selectCnt == 0 代表沒有進(jìn)行select操作, 滿足這兩個條件, 則執(zhí)行selectNow()之后, 將selectCnt賦值為1之后跳出循環(huán)

如果沒超過截止時間, 就進(jìn)行了 if(hasTasks() && wakenUp.compareAndSet(false, true)) 判斷

這里我們關(guān)注hasTasks()方法, 這里是判斷當(dāng)前NioEventLoop所綁定的taskQueue是否有任務(wù), 如果有任務(wù), 則執(zhí)行selectNow()之后, 將selectCnt賦值為1之后跳出循環(huán)(跳出循環(huán)之后去執(zhí)行任務(wù)隊(duì)列中的任務(wù))

hasTasks()方法可以自己跟一下, 非常簡單

如果沒有滿足上述條件, 就會執(zhí)行 int selectedKeys = selector.select(timeoutMillis) 進(jìn)行阻塞式輪詢, 并且自增輪詢次數(shù), 而后會進(jìn)行如下判斷:

if (selectedKeys != 0 || oldWakenUp || wakenUp.get() || hasTasks() || hasScheduledTasks()) {
    break;
}

selectedKeys != 0代表已經(jīng)有輪詢到的事件, oldWakenUp代表當(dāng)前select操作是否需要喚醒, wakenUp.get()說明已經(jīng)被外部線程喚醒, hasTasks()代表任務(wù)隊(duì)列是否有任務(wù), hasScheduledTasks()代表定時任務(wù)隊(duì)列是否任務(wù), 滿足條件之一, 就跳出循環(huán)

long time = System.nanoTime() 記錄了當(dāng)前的時間, 之后有個判斷:

 if (time - TimeUnit.MILLISECONDS.toNanos(timeoutMillis) >= currentTimeNanos) 

這里的意思是當(dāng)前時間-阻塞時間>方法開始執(zhí)行的時間, 這里說明已經(jīng)完整的執(zhí)行完成了一個阻塞的select()操作, 將selectCnt設(shè)置成1

如果此條件不成立, 說明沒有完整執(zhí)行select()操作, 可能觸發(fā)了一次空輪詢, 根據(jù)前一個selectCnt++這步我們知道, 每觸發(fā)一次空輪詢selectCnt都會自增

之后會進(jìn)入第二個判斷

 SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD > 0 && selectCnt >= SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD 

其中SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD默認(rèn)是512, 這個判斷意思就是空輪詢的次數(shù)如果超過512次, 則會認(rèn)為是發(fā)生了epoll bug, 這樣會通過rebuildSelector()方法重新構(gòu)建selector, 然后將重新構(gòu)建的selector賦值到局部變量selector, 執(zhí)行一次selectNow(), 將selectCnt初始化1, 跳出循環(huán)

rebuildSelector()方法

rebuildSelector()方法中, 看netty是如何解決epoll bug的

public void rebuildSelector() {
    //是否是由其他線程發(fā)起的
    if (!inEventLoop()) {
        //如果是其他線程發(fā)起的, 將rebuildSelector()封裝成任務(wù)隊(duì)列, 由NioEventLoop進(jìn)行調(diào)用
        execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                rebuildSelector();
            }
        });
        return;
    }
    final Selector oldSelector = selector;
    final Selector newSelector;
    if (oldSelector == null) {
        return;
    }
    try {
        //重新創(chuàng)建一個select
        newSelector = openSelector();
    } catch (Exception e) {
        logger.warn("Failed to create a new Selector.", e);
        return;
    }
    int nChannels = 0;
    for (;;) {
        try {
            //拿到舊select中所有的key
            for (SelectionKey key: oldSelector.keys()) {
                Object a = key.attachment();
                try {
                    Object a = key.attachment();
                    //代碼省略

                    //獲取key注冊的事件
                    int interestOps = key.interestOps();
                    //將key注冊的事件取消
                    key.cancel();
                    //注冊到重新創(chuàng)建的新的selector中
                    SelectionKey newKey = key.channel().register(newSelector, interestOps, a);
                    //如果channel是NioChannel
                    if (a instanceof AbstractNioChannel) {
                        //重新賦值
                        ((AbstractNioChannel) a).selectionKey = newKey;
                    }
                    nChannels ++;
                } catch (Exception e) {
                    //代碼省略
                }
            }
        } catch (ConcurrentModificationException e) {
            continue;
        }
        break;
    }
    selector = newSelector;
    //代碼省略
}

首先會判斷是不是當(dāng)前NioEventLoop線程執(zhí)行的, 如果不是, 則將構(gòu)建方法封裝成task由當(dāng)前NioEventLoop執(zhí)行

 final Selector oldSelector = selector 表示拿到舊的selector

然后通過 newSelector = openSelector() 創(chuàng)建新的selector

通過for循環(huán)遍歷所有注冊在selector中的key

 Object a = key.attachment() 是獲取channel, 第一章講過, 在注冊時, 將自身作為屬性綁定在key上

for循環(huán)體中, 通過 int interestOps = key.interestOps() 獲取其注冊的事件

key.cancel()將注冊的事件進(jìn)行取消

 SelectionKey newKey = key.channel().register(newSelector, interestOps, a) 

將channel以及注冊的事件注冊在新的selector中

 if (a instanceof AbstractNioChannel) 判斷是不是NioChannel

如果是NioChannel, 則通過 ((AbstractNioChannel) a).selectionKey = newKey 將自身的屬性selectionKey賦值為新返回的key

 selector = newSelector 將自身NioEventLoop屬性selector賦值為新創(chuàng)建的newSelector

至此, 就是netty解決epoll bug的步驟, 其實(shí)就是創(chuàng)建一個新的selector, 將舊selector中注冊的channel和事件重新注冊到新的selector中, 然后將自身selector屬性替換成新創(chuàng)建的selector

以上就是Netty源碼分析NioEventLoop執(zhí)行select操作入口的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于Netty分布式NioEventLoop selector操作的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!

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