从零学Netty（五）Netty 组件与线程模型（概念）

短命女 2022-12-14 12:21 183阅读 0赞

# Netty线程模型 #

Netty 主要基于主从Reactor多线程模型做了一定的改进，其中主从 Reactor 多线程模型有多个 Reactor

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDQ2MTI4MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

*  Netty抽象出两组线程池 BossGroup 专门负责接收客户端的连接，WorkerGroup 专门负责网络的读写 
 *  BossGroup 和 WorkerGroup 类型都是 NioEventLoopGroup 
 *  NioEventLoopGroup 相当于一个事件循环组，这个组中含有多个事件循环，每一个事件循环是 NioEventLoop 
 *  NioEventLoop 表示一个不断循环的执行处理任务的线程，每个NioEventLoop 都有一个selector , 用于监听绑定在其上的socket的网络通讯 
 *  NioEventLoopGroup 可以有多个线程, 即可以含有多个NioEventLoop 
 *  每个Boss NioEventLoop 循环执行的步骤有3步

1.  轮询accept 事件 
2.  处理accept 事件 , 与client建立连接 , 生成NioScocketChannel , 并将其注册到某个worker NIOEventLoop 上的 selector 
3.  处理任务队列的任务，即 runAllTasks

*  每个 Worker NIOEventLoop 循环执行的步骤

1.  轮询read, write 事件 
2.  处理i/o事件，即read，write 事件，在对应NioScocketChannel 处理 
3.  处理任务队列的任务，即 runAllTasks

*  每个Worker NIOEventLoop 处理业务时，会使用pipeline(管道)，pipeline中包含了 channel , 即通过pipeline 可以获取到对应通道，管道中维护了很多的处理器

# 异步模型 #

*  异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后，调用者不能立刻得到结果。
 *  实际处理这个调用的组件在完成后，通过状态、通知和回调来通知调用者。 
 *  Netty 中的 I/O 操作是异步的，包括 Bind、Write、Connect 等操作会简单的返回一个ChannelFuture
 *  调用者并不能立刻获得结果，而是通过 Future-Listener 机制，用户可以方便的主动获取或者通过通知机制获得 IO 操作结果 
 *  Netty 的异步模型是建立在 future 和 callback 的之上的 callback 是回调
 *  Future核心思想：假设一个方法 fun，计算过程可能非常耗时，等待 fun返回显然不合适。那么可以在调用 fun 的时候，立马返回一个 Future，后续可以通过 Future去监控方法 fun 的处理过程(即：Future-Listener 机制)

# Future-Listener 机制 #

当 Future 对象刚刚创建时，处于非完成状态，调用者可以通过返回的 ChannelFuture 来获取操作执行的状态，注册监听函数来执行完成后的操作，常见有如下操作：

*  通过 isDone 方法来判断当前操作是否完成
 *  通过 isSuccess 方法来判断已完成的当前操作是否成功
 *  通过 getCause 方法来获取已完成的当前操作失败的原因
 *  通过 isCancelled 方法来判断已完成的当前操作是否被取消
 *  通过 addListener 方法来注册监听器，当操作已完成(isDone 方法返回完成)，将会通知指定的监听器，如果 Future 对象已完成，则通知指定的监听器

# Netty核心模块组件 #

### Bootstrap与ServerBootstrap ###

Bootstrap 意思是引导，一个 Netty 应用通常由一个 Bootstrap 开始，主要作用是配置整个 Netty 程序，串联各个组件

Netty 中 Bootstrap 类是客户端程序的启动引导类，ServerBootstrap 是服务端启动引导类

### Future与ChannelFuture ###

Netty 中所有的 IO 操作都是异步的，不能立刻得知消息是否被正确处理

但是可以过一会等它执行完成或者直接注册一个监听，具体的实现就是通过 Future 和 ChannelFutures

他们可以注册一个监听，当操作执行成功或失败时监听会自动触发注册的监听事件

### Channel ###

*  Netty 网络通信的组件，能够用于执行网络 I/O 操作
 *  通过Channel 可获得当前网络连接的通道的状态
 *  通过Channel 可获得 网络连接的配置参数
 *  Channel 提供异步的网络 I/O 操作
 *  调用立即返回一个 ChannelFuture 实例，通过注册监听器到 ChannelFuture 上，可以 
 *  I/O 操作成功、失败或取消时回调通知调用方
 *  支持关联 I/O 操作与对应的处理程序

常用的Channel 类型：

1.  NioSocketChannel，异步的客户端 TCP Socket 连接
2.  NioServerSocketChannel，异步的服务器端 TCP Socket 连接
3.  NioDatagramChannel，异步的 UDP 连接
4.  NioSctpChannel，异步的客户端 Sctp 连接
5.  NioSctpServerChannel，异步的 Sctp 服务器端连接，这些通道涵盖了UDP和TCP网络IO以及文件IO

# Selector #

*  Netty 基于 Selector 对象实现 I/O 多路复用，通过 Selector 一个线程可以监听多个连接的 Channel 事件
 *  当向一个 Selector 中注册 Channel 后，Selector 内部的机制就可以自动不断地查询 Select 这些注册的 Channel 是否有已就绪的 I/O 事件（例如可读，可写，网络连接完成等），这样程序就可以很简单地使用一个线程高效地管理多个 Channel

# ChannelHandler及其实现类 #

*  ChannelHandler 是一个接口，处理I/O事件或拦截I/O操作，并将其转发到其ChannelPipeline中的下一个处理程序
 *  ChannelHandler 本身并没有提供很多方法，因为这个接口有许多的方法需要实现，方便使用期间，可以继承它的子类

# Pipeline 和 ChannelPipeline #

*  ChannelPipeline 是一个 Handler 的集合，它负责处理和拦截 inbound 或者 outbound 的事件和操作，相当于一个贯穿 Netty 的链
 *  ChannelPipeline 实现了一种高级形式的拦截过滤器模式，使用户可以完全控制事件的处理方式，以及 Channel 中各个的 ChannelHandler 如何相互交互

# ChannelHandlerContext #

*  保存 Channel 相关的所有上下文信息，同时关联一个 ChannelHandler 对象 
 *  ChannelHandlerContext 中包含一个具体的事件处理器 ChannelHandler，同时ChannelHandlerContext中也绑定了对应的 pipeline 和 Channel 的信息，方便对ChannelHandler进行调用

# ChannelOption #

Netty 在创建 Channel 实例后,一般都需要设置 ChannelOption 参数

*  ChannelOption.SO\_BACKLOG 对应 TCP/IP 协议 listen 函数中的 backlog 参数，用来初始化服务器可连接队列大小
 *  ChannelOption.SO\_KEEPALIVE 一直保持连接活动状态

# EventLoopGroup 和其实现类 NioEventLoopGroup #

*  EventLoopGroup 是一组 EventLoop 的抽象，Netty 为了更好的利用多核 CPU 资源， 一般会有多个 EventLoop 同时工作，每个 EventLoop 维护着一个 Selector 实例

*  EventLoopGroup 提供 next 接口，可以从组里面按照一定规则获取其中一个 EventLoop来处理任务，例如：BossEventLoopGroup 和 WorkerEventLoopGroup

*  通常一个服务端口即一个 ServerSocketChannel对应一个Selector 和一个EventLoop 线程

# Unpooled #

Netty 提供一个专门用来操作缓冲区(即Netty的数据容器)的工具类

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