Netty由浅到深_第四章_ Netty模型之Reactor
1 原生NIO存在问题
- NIO的类库和API繁杂，使用麻烦；需要熟练掌握Selector、ServerSocketChannel、SocketChannek、ByteBuffer等
- 需要具备其他的额外技能：要熟悉java多线程编程，因为NIO涉及到Reactor模式，必须熟悉多线程和网路编程，才能写出高质量的NIO代码
- 开发工作量和难度非常大：列如客户端面临断连重连、网络闪断、半包读写、失败缓存、网络拥塞和异常流的处理等等
- JDK NIO的bug：列如Epoll BUG，它会导致Selector空轮询，最终导致CPU
100%，直到JDK1.7版本该问题仍旧存在
2 Netty官网架构图
- 适用于各种传输类型的统一API阻塞和非阻塞Socket；基于灵活且可扩展的事件模型，可以清晰地分离关注点；高度可定制的线程模型-单线程，一个或多个线程池
- 高性能、吞吐量更高；延迟更低；最小化不必要的内存复制
- 安全：完成的SSL/TLS和StartTLS支持
3 Netty的线程模型发展史
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此图中：黄色框表示对象，蓝色的框表示线程，白色的框表示API
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Reactor模式（反应器模式；分发者模式Dispatcher；通知者模式notifier）：针对传统阻塞I/O服务模型的2个缺点，做出了两个解决方案。基于I/O复用模型，多个连接公用一个阻塞对象，应用程序只需要在一个阻塞对象等待，无需阻塞等待所有连接，当某个连接有新的数据可以处理时，操作系统通知应用程序，线程从阻塞状态返回，开始进行业务处理；基于线程池复用线程资源，不必再为每个连接创建线程，将连接完成后的业务处理任务分配给线程进行处理，一个线程可以处理多个连接业务
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此图中：黄色框表示对象，蓝色的框表示线程，白色的框表示API
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说明：
1）Reactor模式，通过一个或多个输入同时传递给服务处理器的模式（基于事件驱动）
2）服务器端程序处理传入的多个请求，并将它们同步分派到相应的处理线程，因此Reactor模式也叫Dispatcher
3)Reactor模式使用IO复用监听事件。收到事件后，进行分发给某个线程，这点就是网络服务高并发处理关键
Reactor模式中核心组成：
1）Reactor在一个单独的线程中运行，负责监听和分发事件，分发给适当的处理程序来对IO事件做出反应，他就像公司的电话接线员。
2）Handlers：处理程序执行I/O事件要完成的实际事件，类似于客户想要与之交谈的实际官员。3）根据Reacor的数量和处理资源线程池数量的不同，有三典型的实现
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单Reactor单线程
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方案说明
1） Select是前面I/O复用模型介绍的标准网络编程API，可以实现应用程序通过一个阻塞对象监听多路连接请求。
2） Reactor对象通过Select监控客户端请求事件，收到事件后通过Dispatch进行分发
3） 如果是建立连接请求事件，则由Acceptor通过Accept处理连接请求，然后创建一个Handler对象处理连接完成后的后续业务处理
4） 如果不是建立连接事件，则Reactor会分发调用连接对应的Handler来响应
5） Handler会完成Read->业务处理->send的完整业务流程 -
优点：模型简单，没有多线程，进程通信，竞争的问题。全部都在一个线程中完成
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缺点：性能问题，只有一个线程，无法完全发挥多核CPU的性能。Handler在处理某个连接上业务时，整个进程无法处理其他时间，很容易造成性能瓶颈；线程意外终止，或者进入死循环，会导致整个系统的通信模块故障
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使用场景：客户端的数量有限，业务处理非常快速，比如Redis在业务处理的时间复杂O（1）情况
单Reactor多线程
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方案说明
1） Reactor对象通过Select监控客户端请求事件，收到事件后通过Dispatch进行分发
2） 如果是建立连接请求，则由Acceptor通过accept处理连接请求，然后创建一个Handler队形处理完成后的各种事件。
3） 如果不是连接请求，则由Reactor分发调用连接对应的Handler处理
4） Handler只负责响应事件，不做具体的业务处理。通过read读取数据后，分发给后面的work线程池的某个线程
5） Worker线程池会分配独立的线程完成独立的业务，同时将结果返回给Handler
6） Handler收到响应后，通过send将结果返回给client -
优点：充分利用多核cpu
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缺点：多线程数据共享和访问比较复杂，reactor处理所有的事件的监听和响应，在单线程运行，在高并发场景容易出现性能瓶颈
主从Reactor单线程
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方案说明
1） Reactor对象通过MainReactor对象通过select监听连接事件后，通过Acceptor处理连接事件
2） 当Acceptro处理连接事件后，MainReactor将连接分配给SubReactor
3） SubReactor将连接加入到连接队列进行监听，并创建handler进行各种事件处理
4） 当有新事件发生时，subreactor就会调用对应的handler处理
5） Handler通过read读取数据，分发给后面的worker线程处理
6） Worker线程池会分配独立的线程完成独立的业务，同时将结果返回给Handler
7） Handler收到响应后，通过send将结果返回给client
8） MainReactor主线程可以管理多个SubReactor -
优点：父线程与子线程的数据交互职责简单明确，父线程只需要接受新连接，子线程完成后续的业务处理；父线程与子线程的数据交互简单，Reactor主线程只需要把链接传给子线程，子线程无需返回数据。
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缺点：编程复杂读高
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综合实列：这种模型在许多项目中广泛应用，包括Nginx主从Reactor多线程模型，Memcached主从多线程，Netty主从多线程模型的支持
3种模式用生活案列来解释
- 1） 单Reactor单线程，前台接待员和服务员是同一个人，全程为顾客服务
- 2） 单Reactor多线程，1个前台接待员，多个服务员，接待员只负责接待 3） 主从Reactor多线程，多个前台接待员，多个服务生
Reactor模式具有如下的优点 1） 响应块，不必为单个同步时间所阻塞，虽然Reactor本身依然是同步的 - 2） 可以最大程度避免复杂的多线程及同步问题，并且避免了多线程/进程的切换开销
- 3） 扩展性号，可以方便的通过增加Reactor实列个数来充分利用CPU资源
- 4） 复用性好，Reactor模型本身于具体事件处理逻辑关系无关，具有很高的复用性