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程序员文章站 2022-05-22 20:34:28

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Netty学习笔记（一）

Netty线程模型

Java NIO虽然为开发者提供了功能强大的IO处理API，但是实际运用中去使用这样的API是比较繁琐的，而且如果抛开多线程技术，程序则无法达到高性能的指标。
Reactor模型将NIO和多线程结合，实现程序高性能。

实现Reactor模型

 private ServerSocketChannel serverSocketChannel;
    // 1、创建多个线程 - accept处理reactor线程 (accept线程)
    private ReactorThread[] mainReactorThreads = new ReactorThread[1];
    // 2、创建多个线程 - io处理reactor线程  (I/O线程)
    private ReactorThread[] subReactorThreads = new ReactorThread[8];

在开源社区中，有很多对JDK NIO进行了封装的十分优秀的网络编程框架，其中应用较高的就有Netty。为了让NIO处理更好的利用多线程特性，Netty实现了Reactor线程模型。

Netty结构图

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可以看出Netty主要包括三个部分：左上方红色区域表示支持Socket等多种传输方式；右上方表示提供了多种协议编解码实现；下方表示核心设计，主要包括事件处理模型、API使用、ByteBuffer增强等。

Netty实现Reactor线程模型与上代码直接使用线程不同的是其是采用事件轮询机制。

        // 创建EventLoopGroup   accept线程组 NioEventLoop
        EventLoopGroup mainGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        // 创建EventLoopGroup   I/O线程组
        EventLoopGroup subGroup2 = new NioEventLoopGroup(1);
        // 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(mainGroup, subGroup).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());
                }
            });

ServerBootstrap是Netty服务服务启动类。
group中的parent Group负责处理accept请求，child Group则负责处理具体的业务实现。
channel用于创建具体的通道实例，传入NIOServerChannel。
handler是用来处理服务端通道请求的。
childHandler是用来处理具体socket连接后的请求。
pipeline是责任链（后续学习）。

Reactor线程实现：多个请求同时达到服务端，EventLoop开始事件轮询，然后通过Dispatcher分发给各个时间处理器去处理具体的业务实现。

上图中采用了两组不同的EventLoop处理不同通道的不同事件。Main EventLoopGroup主要轮询accept事件，然后将不同请求分发至SubEventLoopGroup中进行具体的I/O处理。

浅看new NioEventLoopGroup源码

创建NioEventLoopGroup的时候，默认线程数是cpu数量*2，也可以显式指定线程数。

 static {
        DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS = Math.max(1, SystemPropertyUtil.getInt(
                "io.netty.eventLoopThreads", NettyRuntime.availableProcessors() * 2));

        if (logger.isDebugEnabled()) {
            logger.debug("-Dio.netty.eventLoopThreads: {}", DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS);
        }
    }

    /**
     * @see MultithreadEventExecutorGroup#MultithreadEventExecutorGroup(int, Executor, Object...)
     */
    protected MultithreadEventLoopGroup(int nThreads, Executor executor, Object... args) {
        super(nThreads == 0 ? DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS : nThreads, executor, args);
        //默认是CPU数*2
    }

当调用excutor方法提交任务时，则会判断是否启动，未启动时则调用内置的excutor创建新线程来触发run方法执行

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创建多个NioEventLoop，形成NioEventLoopGroup
newChild是NioEventLoop的实现

NioEventLoop具体完成哪些事情呢？
将通道注册到EventLoop的selector上，进行事件轮轮询
一步一步查看NioEventLoop父类，发现其最终继承Exector类。在SingleThreadEventExecute类中实现execute方法。
执行run方法
查看NioEventLoop中的run方法实现，其执行网络处理（selector）
点击查看processSelectedKeys()，一步一步查看，查看到根据某个事件类型进行操作的代码

– 注意ServerSocketChannel用的是NioMessageUnsafe，SocketChannel用的是NioByteUnsafe
–EventLoop的启动
EventLoop自身实现了Excutor接口，当调用excutor方法提交任务时，则会判断是否启动，未启动时则调用内置的excutor创建新线程来触发run方法执行。

服务端启动

            // 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();

bind是创建通道，绑定端口。