Java后端进阶-网络编程（Netty线程模型）

前言

我们在使用Netty进行服务端开发的时候，一般来说会定义两个NioEventLoopGroup线程池，一个"bossGroup"线程池去负责处理客户端连接，一个"workGroup"线程池去负责处理读写操作。那么，我们为什么要这么做呢？这样做的好处是什么呢？能不能只使用一个NioEventLoopGroup呢？这就是我们今天要讨论的主题——Netty的线程模型

Reactor线程模型

实际上Netty线程模型就是Reactor模式的一个实现，而Reactor模式又是什么呢？

Reactor模式是基于事件驱动开发的，核心组成部分包括Reactor和线程池，其中Reactor负责监听和分配事件，线程池负责处理事件，而根据Reactor的数量和线程池的数量，又将Reactor分为三种模型:

• 单线程模型 (单Reactor单线程)
• 多线程模型 (单Reactor多线程)
• 主从多线程模型 (多Reactor多线程)

单线程模型

• Reactor内部通过selector 监控连接事件，收到事件后通过dispatch进行分发，如果是连接建立的事件，则由Acceptor处理，Acceptor通过accept接受连接，并创建一个Handler来处理连接后续的各种事件,如果是读写事件，直接调用连接对应的Handler来处理
• Handler完成read->(decode->compute->encode)->send的业务流程
• 这种模型好处是简单，坏处却很明显，当某个Handler阻塞时，会导致其他客户端的handler和accpetor都得不到执行，无法做到高性能，只适用于业务处理非常快速的场景

多线程模型

• 主线程中，Reactor对象通过selector监控连接事件,收到事件后通过dispatch进行分发，如果是连接建立事件，则由Acceptor处理，Acceptor通过accept接收连接，并创建一个Handler来处理后续事件，而Handler只负责响应事件，不进行业务操作，也就是只进行read读取数据和write写出数据，业务处理交给一个线程池进行处理
• 线程池分配一个线程完成真正的业务处理，然后将响应结果交给主进程的Handler处理，Handler将结果send给client (下面是核心代码)

单Reactor承当所有事件的监听和响应,而当我们的服务端遇到大量的客户端同时进行连接，或者在请求连接时执行一些耗时操作，比如身份认证，权限检查等，这种瞬时的高并发就容易成为性能瓶颈

主从多线程模型 （最流行）

• 存在多个Reactor，每个Reactor都有自己的selector选择器，线程和dispatch
• 主线程中的mainReactor通过自己的selector监控连接建立事件，收到事件后通过Accpetor接收，将新的连接分配给某个子线程
• 子线程中的subReactor将mainReactor分配的连接加入连接队列中通过自己的selector进行监听，并创建一个Handler用于处理后续事件
• Handler完成read->业务处理->send的完整业务流程

一、Netty线程模型

/*
 * Copyright 2012 The Netty Project
 *
 * The Netty Project licenses this file to you under the Apache License,
 * version 2.0 (the "License"); you may not use this file except in compliance
 * with the License. You may obtain a copy of the License at:
 *
 *   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 *
 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, WITHOUT
 * WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. See the
 * License for the specific language governing permissions and limitations
 * under the License.
 */
package com.study.hc.net.netty;

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.logging.LogLevel;
import io.netty.handler.logging.LoggingHandler;
import io.netty.util.concurrent.GenericFutureListener;

/**
 * Echoes back any received data from a client.
 */
public final class EchoServer {
    static final int PORT = Integer.parseInt(System.getProperty("port", "8080"));

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // Configure the server.
        // 创建EventLoopGroup   accept线程组 NioEventLoop
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        // 创建EventLoopGroup   I/O线程组
        EventLoopGroup workerGroup2 = new NioEventLoopGroup(1);
        try {
            // 服务端启动引导工具类
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            // 配置服务端处理的reactor线程组以及服务端的其他配置
            b.group(bossGroup, workerGroup2).channel(NioServerSocketChannel.class).option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 100)
                    .handler(new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG)).childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                @Override
                public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                    ChannelPipeline p = ch.pipeline();
                    p.addLast(new EchoServerHandler());
                }
            });
            // 通过bind启动服务
            ChannelFuture f = b.bind(PORT).sync();
            // 阻塞主线程，知道网络服务被关闭
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            // 关闭线程组
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup2.shutdownGracefully();
        }
    }
}