Netty的启动流程(ServerBootstrap)，就是创建NioEventLoopGroup（内部可能包含多个NioEventLoop，每个eventLoop是一个线程，内部包含一个FIFO的taskQueue和Selector）和ServerBootstrap实例，并进行bind的过程（bind流程涉及到channel的创建和注册），之后就可以对外提供服务了。
Netty的启动流程中，涉及到多个操作，比如register、bind、注册对应事件等，为了不影响main线程执行，这些工作以task的形式提交给NioEventLoop，由NioEventLoop来执行这些task，也就是register、bind、注册事件等操作。
NioEventLoop（准确来说是SingleThreadEventExecutor）中包含了private volatile Thread thread，该thread变量的初始化是在new的线程第一次执行run方式时才赋值的，这种形式挺新颖的。
Netty启动流程图如下所示：
大致了解了Netty启动流程之后，下面就按照Netty启动流程中涉及到的源码来进行分析。
netty启动流程分为server端和client端，不同之处就是前者监听端口，对外提供服务（socket->bind->listen操作），对应类ServerBootstrap；后者主动去连接远端端口（socket->connect），对应类Bootstrap。
server端启动流程
server端启动流程可以理解成创建ServerBootstrap实例的过程，就以下面代码为例进行分析（echo服务）：
代码语言：javascript复制 1public final class EchoServer {
2 static final int PORT = Integer.parseInt(System.getProperty("port", "8007"));
3
4 public static void main(String[] args) throws Exception {
5 // bossGroup处理connect事件
6 // workerGroup处理read/write事件
7 EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
8 EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
9 EchoServerHandler serverHandler = new EchoServerHandler();
10 try {
11 ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
12 b.group(bossGroup, workerGroup)
13 .channel(NioServerSocketChannel.class)
14 .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 100)
15 .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
16 .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
17 @Override
18 public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
19 // 当连接建立后（register到childWorkerGroup前）初始化channel.pipeline
20 ch.pipeline().addLast(serverHandler);
21 }
22 });
23
24 // Start the server.
25 ChannelFuture f = b.bind(PORT).sync();
26 // Wait until the server socket is closed.
27 f.channel().closeFuture().sync();
28 } finally {
29 // Shut down all event loops to terminate all threads.
30 bossGroup.shutdownGracefully();
31 workerGroup.shutdownGracefully();
32 }
33 }
34}
35
36public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
37 @Override
38 public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
39 ctx.write(msg);
40 }
41
42 @Override
43 public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) {
44 ctx.flush();
45 }
46
47 @Override
48 public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
49 // Close the connection when an exception is raised.
50 cause.printStackTrace();
51 ctx.close();
52 }
53}EventLoopGroup创建
EventLoopGroup中可能包含了多个EventLoop，EventLoop是一个Reactor模型的事件处理器，一个EventLoop对应一个线程，其内部会维护一个selector和taskQueue，负责处理客户端请求和内部任务，内部任务如ServerSocketChannel注册和ServerSocket绑定操作等。关于NioEventLoop，后续专门写一篇文章分析，这里就不再展开，只需知道个大概即可，其架构图如下：
EventLoopGroup创建本质就是创建多个NioEventLoop，这里创建NioEventLoop就是初始化一个Reactor，包括selector和taskQueue。主要逻辑如下：
代码语言：javascript复制 1protected MultithreadEventExecutorGroup(int nThreads, Executor executor,
2 EventExecutorChooserFactory chooserFactory, Object... args) {
3 // 创建NioEventLoop实例
4 children = new EventExecutor[nThreads];
5 // 初始化NioEventLoop,实际调用的是NioEventLoopGroup.newChild方法
6 for (int i = 0; i < nThreads; i ) {
7 children[i] = newChild(executor, args);
8 }
9
10 // 多个NioEventLoop中选择策略
11 chooser = chooserFactory.newChooser(children);
12}
13
14NioEventLoop(NioEventLoopGroup parent, Executor executor, SelectorProvider selectorProvider,
15 SelectStrategy strategy, RejectedExecutionHandler rejectedExecutionHandler) {
16 // 创建taskQueue
17 super(parent, executor, false, DEFAULT_MAX_PENDING_TASKS, rejectedExecutionHandler);
18 // 是不是很熟悉，java nio selector操作
19 provider = selectorProvider;
20 final SelectorTuple selectorTuple = openSelector();
21 selector = selectorTuple.selector;
22 unwrappedSelector = selectorTuple.unwrappedSelector;
23 selectStrategy = strategy;
24}EventLoopGroup创建OK后，启动的第一步就算完成了，接下来该进行bind、listen操作了。
ServerBootstrap流程
bind操作
bind操作是ServerBootstrap流程重要的一环，bind流程涉及到NioChannel的创建、初始化和注册(到Selector)，启动NioEventLoop，之后就可以对外提供服务了。
代码语言：javascript复制 1public ChannelFuture bind(SocketAddress localAddress) {
2 validate(); // 参数校验
3 return doBind(localAddress);
4}
5private ChannelFuture doBind(final SocketAddress localAddress) {
6 // 1. 初始化注册操作
7 final ChannelFuture regFuture = initAndRegister();
8 final Channel channel = regFuture.channel();
9 if (regFuture.cause() != null) {
10 return regFuture;
11 }
12
13 // 2. doBind0操作
14 if (regFuture.isDone()) {
15 // register已完成，这里直接调用doBind0
16 ChannelPromise promise = channel.newPromise();
17 doBind0(regFuture, channel, localAddress, promise);
18 return promise;
19 } else {
20 // register还未完成，注册listener回调，在回调中调用doBind0
21 final PendingRegistrationPromise promise = new PendingRegistrationPromise(channel);
22 regFuture.addListener(new ChannelFutureListener() {
23 /**
24 * channel register完成（注册到Selector并且调用了invokeHandlerAddedIfNeeded）之后，
25 * 会调用safeSetSuccess，触发各个ChannelFutureListener，最终会调用到这里的operationComplete方法
26 */
27 @Override
28 public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {
29 Throwable cause = future.cause();
30 if (cause != null) {
31 promise.setFailure(cause);
32 } else {
33 promise.registered();
34 doBind0(regFuture, channel, localAddress, promise);
35 }
36 }
37 });
38 return promise;
39 }
40}这里涉及到2个操作，一个是channel的创建、初始化、注册操作，另一个是bind操作，下面兵分两路，分别来讲。
注意，这里如果main线程执行到regFuture.isDone()时，register还未完成，那么main线程是不会直接调用bind操作的，而是往regFuture上注册一个Listenner，这样channel register完成（注册到Selector并且调用了invokeHandlerAddedIfNeeded）之后，会调用safeSetSuccess，触发各个ChannelFutureListener，最终会调用到这里的operationComplete方法，进而在执行bind操作。
channel初始化、注册操作
代码语言：javascript复制 1final ChannelFuture initAndRegister() {
2 Channel channel = null;
3 try {
4 // 1.创建(netty自定义)Channel实例，并初始化
5 // channel为 NioServerSocketChannel 实例,NioServerSocketChannel的父类AbstractNioChannel保存有nio的ServerSocketChannel
6 channel = channelFactory.newChannel();
7 // 2.初始化channel（）
8 init(channel);
9 } catch (Throwable t) {
10 }
11
12 // 3.向Selector注册channel
13 ChannelFuture regFuture = config().group().register(channel);
14 if (regFuture.cause() != null) {
15 if (channel.isRegistered()) {
16 channel.close();
17 } else {
18 channel.unsafe().closeForcibly();
19 }
20 }
21
22 return regFuture;
23}这里重点关注下初始化channel流程，主要操作是设置channel属性、设置channel.pipeline的ChannelInitializer，注意，ChannelInitializer是在channel注册到selector之后被回调的。
代码语言：javascript复制 1/**
2 * 初始channel属性，也就是ChannelOption对应socket的各种属性。
3 * 比如 SO_KEEPALIVE SO_RCVBUF ... 可以与Linux中的setsockopt函数对应起来。
4 * 最后将ServerBootstrapAcceptor添加到对应channel的ChannelPipeline中。
5 */
6@Override
7void init(Channel channel) throws Exception {
8 final Map<ChannelOption<?>, Object> options = options0();
9 synchronized (options) {
10 setChannelOptions(channel, options, logger);
11 }
12
13 ChannelPipeline p = channel.pipeline();
14 // 获取childGroup和childHandler，传递给ServerBootstrapAcceptor
15 final EventLoopGroup currentChildGroup = childGroup;
16 final ChannelHandler currentChildHandler = childHandler;
17 final Entry<ChannelOption<?>, Object>[] currentChildOptions;
18 final Entry<AttributeKey<?>, Object>[] currentChildAttrs;
19 synchronized (childOptions) {
20 currentChildOptions = childOptions.entrySet().toArray(newOptionArray(0));
21 }
22 synchronized (childAttrs) {
23 currentChildAttrs = childAttrs.entrySet().toArray(newAttrArray(0));
24 }
25
26 p.addLast(new ChannelInitializer<Channel>() {
27 /**
28 * 在register0中，将channel注册到Selector之后，会调用invokeHandlerAddedIfNeeded，
29 * 进而调用到这里的initChannel方法
30 */
31 @Override
32 public void initChannel(final Channel ch) throws Exception {
33 final ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
34 ChannelHandler handler = config.handler();
35 if (handler != null) {
36 pipeline.addLast(handler);
37 }
38
39 // 这里注册一个添加ServerBootstrapAcceptor的任务
40 ch.eventLoop().execute(new Runnable() {
41 @Override
42 public void run() {
43 // 添加ServerBootstrapAcceptor
44 pipeline.addLast(new ServerBootstrapAcceptor(
45 ch, currentChildGroup, currentChildHandler, currentChildOptions, currentChildAttrs));
46 }
47 });
48 }
49 });
50}channel初始化之后就该将其注册到selector，即下面的register流程：
代码语言：javascript复制 1public ChannelFuture register(Channel channel) {
2 // next()挑选一个EventLoop，默认轮询选择某个NioEventLoop
3 return next().register(channel);
4}
5public ChannelFuture register(final ChannelPromise promise) {
6 promise.channel().unsafe().register(this, promise);
7 return promise;
8}
9// AbstractChannel
10public final void register(EventLoop eventLoop, final ChannelPromise promise) {
11 AbstractChannel.this.eventLoop = eventLoop;
12
13 // 直接执行register0或者以任务方式提交执行
14 // 启动时，首先执行到这里的是main线程，所以是以任务的方式来提交执行的。
15 // 也就是说，该任务是NioEventLoop第一次执行的任务，即调用register0
16 if (eventLoop.inEventLoop()) {
17 register0(promise);
18 } else {
19 // 往NioEventLoop中(任务队列)添加任务时，如果NioEventLoop线程还未启动，则启动该线程
20 eventLoop.execute(new Runnable() {
21 @Override
22 public void run() {
23 register0(promise);
24 }
25 });
26 }
27}register操作
register操作之后伴随着多个回调及listener的触发：
代码语言：javascript复制 1// AbstractChannel$AbstractUnsafe
2private void register0(ChannelPromise promise) {
3 boolean firstRegistration = neverRegistered;
4 // 这里调用的是AbstractNioChannel.doRegister
5 // 这里将channel注册上去，并没有关注对应的事件（read/write事件）
6 doRegister();
7 neverRegistered = false;
8 registered = true;
9
10 // 调用handlerAdd事件，这里就会调用initChannel方法，设置channel.pipeline，也就是添加 ServerBootstrapAcceptor
11 pipeline.invokeHandlerAddedIfNeeded();
12
13 // 调用operationComplete回调
14 safeSetSuccess(promise);
15 // 回调fireChannelRegistered
16 pipeline.fireChannelRegistered();
17 // Only fire a channelActive if the channel has never been registered. This prevents firing
18 // multiple channel actives if the channel is deregistered and re-registered.
19 if (isActive()) {
20 if (firstRegistration) {
21 // 回调fireChannelActive
22 pipeline.fireChannelActive();
23 } else if (config().isAutoRead()) {
24 beginRead();
25 }
26 }
27}上面代码中的initChannel回调也就是设置对外监听channel的channelHanlder为ServerBootstrapAcceptor；operationComplete回调也就是触发ChannelFutureListener.operationComplete，这里会进行后续的doBind操作。
1// AbstractBootstrap
2private static void doBind0(
3 final ChannelFuture regFuture, final Channel channel,
4 final SocketAddress localAddress, final ChannelPromise promise) {
5 // doBind0向EventLoop任务队列中添加一个bind任务来完成后续操作。
6 channel.eventLoop().execute(new Runnable() {
7 @Override
8 public void run() {
9 if (regFuture.isSuccess()) {
10 // bind操作
11 channel.bind(localAddress, promise).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE_ON_FAILURE);
12 }
13 }
14 });
15}bind操作
在回顾上面的bind操作代码，bind操作是在register之后进行的，因为register0是由NioEventLoop执行的，所以main线程需要先判断下future是否完成，如果完成直接进行doBind即可，否则添加listener回调进行doBind。
bind操作及后续初始化操作（channelActive回调、设置监听事件）
代码语言：javascript复制 1public final void bind(final SocketAddress localAddress, final ChannelPromise promise) {
2 boolean wasActive = isActive();
3 try {
4 // 调用底层bind操作
5 doBind(localAddress);
6 } catch (Throwable t) {
7 safeSetFailure(promise, t);
8 closeIfClosed();
9 return;
10 }
11
12 if (!wasActive && isActive()) {
13 invokeLater(new Runnable() {
14 @Override
15 public void run() {
16 pipeline.fireChannelActive();
17 }
18 });
19 }
20 safeSetSuccess(promise);
21}
22
23// 最后底层bind逻辑bind入参包括了backlog，也就是底层会进行listen操作
24// DefaultChannelPipeline.headContext -> NioMessageUnsafe -> NioServerSocketChannel
25protected void doBind(SocketAddress localAddress) throws Exception {
26 if (PlatformDependent.javaVersion() >= 7) {
27 javaChannel().bind(localAddress, config.getBacklog());
28 } else {
29 javaChannel().socket().bind(localAddress, config.getBacklog());
30 }
31}
32
33public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
34 // 回调fireChannelActive
35 ctx.fireChannelActive();
36
37 // 设置selectKey监听事件，对于监听端口就是SelectionKey.OP_ACCEPT，对于新建连接就是SelectionKey.OP_READ
38 readIfIsAutoRead();
39}到这里为止整个netty启动流程就基本接近尾声，可以对外提供服务了。
