Netty解析-线程模型

本文中心路线

1. 传统IO模型（NIO出现之前，也就是BIO）
2. Reactor模型（异步、非阻塞，事件驱动模型）
3. Netty对Reactor模型的实现

1、传统IO模型（NIO出现之前，也就是BIO）

我们先来看BIO的线程通讯模型

解释

1. Application(应用端)发起请求（用户线程）到Kernel(计算机内核)
2. 内核处理中数据尚未准备好，测试Application端请求处于等待数据状态
3. 直到Kernel数据处理完毕，将数据从内核拷贝到用户线程
4. 拷贝完数据后返回到Applicatoin，处理数据

题外话：整个过程，线程从发起从用户态到内核态再到用户态都是同步的，并且用户线程一直处于等待状态直到结果返回

2、Reactor模型（异步、非阻塞，事件驱动模型）

Reactor模型（反应器模式）分为3类：单线程、多线程、主从多线程

   1、单线程Reactor模型

解释

1. 多个Client同时发送请求到Server后注册通知事件，直接返回，不阻塞等待（Selecter单线程死循环扫描）
2. Server端用一个线程去接收请求并分配Handler去处理（每个handler是一个线程）
3. Handler处理完毕后调用第1步注册的通知事件返回结果

缺点：

      虽然我们实现了Client请求不阻塞，请求异步处理，单图中可看到接收请求并分配handler仍是单线程处理，依然存在问题

     1、单线程浪费CPU资源

     2、如果在图中单线程部分有处理异常，就会出现阻塞，Client并发太多时也会出现瓶颈

所以引来多线程

2、多线程Reactor模型

解释

1. 和单线程相比目前只有接收请求线程的地方是处于单线程
2. 接收线程分配handler处理时使用线程池技术进行多线程异步处理，handler之间互不影响

缺陷：

       我们看到acceptor线程部分仍处于单线程接收状态，如果有大IO操作势必影响其它

从而引入了主从多线程

3、主从多线程Reactor模型

 解释：

      1、与多线程相比，Reactor由一个分为mainReactor和subReactor

      2、mainReactor：主要用于接收客户端请求，将接收到的SocketChannel传递给subReactor，由subReactor负责跟客户端进行通讯

      3、好处：mainReactor只负责接收客户端请求并适配subReactor不负责真正通讯，每个subReactor线程存在独立的Selector、线程、事件逻辑，不会因为大IO阻塞其它线程

3、Netty对Reactor模型的实现

    1、模式对应：
        Netty服务端使用了“多Reactor线程模式”
        mainReactor ———— bossGroup(NioEventLoopGroup) 中的某个NioEventLoop
        subReactor ———— workerGroup(NioEventLoopGroup) 中的某个NioEventLoop
        acceptor ———— ServerBootstrapAcceptor
        ThreadPool ———— 用户自定义线程池

   2、Netty启动流程（摘自网络，尚未验证，大概流程应该正确）

1.  当服务器程序启动时，会配置ChannelPipeline，ChannelPipeline中是一个ChannelHandler链，所有的事件发生时都会触发Channelhandler中的某个方法，这个事件会在ChannelPipeline中的ChannelHandler链里传播。然后，从bossGroup事件循环池中获取一个NioEventLoop来现实服务端程序绑定本地端口的操作，将对应的ServerSocketChannel注册到该NioEventLoop中的Selector上，并注册ACCEPT事件为ServerSocketChannel所感兴趣的事件。
2.  NioEventLoop事件循环启动，此时开始监听客户端的连接请求。
3. 当有客户端向服务器端发起连接请求时，NioEventLoop的事件循环监听到该ACCEPT事件，Netty底层会接收这个连接，通过accept()方法得到与这个客户端的连接(SocketChannel)，然后触发ChannelRead事件(即，ChannelHandler中的channelRead方法会得到回调)，该事件会在ChannelPipeline中的ChannelHandler链中执行、传播。
4.  ServerBootstrapAcceptor的readChannel方法会该SocketChannel(客户端的连接)注册到workerGroup(NioEventLoopGroup) 中的某个NioEventLoop的Selector上，并注册READ事件为SocketChannel所感兴趣的事件。启动SocketChannel所在NioEventLoop的事件循环，接下来就可以开始客户端和服务器端的通信了。