Netty源码分析之Reactor线程模型

一、背景

 最近在研究netty的源代码，今天发表一篇关于netty的线程框架--Reactor线程模型，作为最近研究成果。如果有还不了解Reactor模型请自行百度，网上有很多关于Reactor模式。

 研究netty的时候，先看了下《netty权威指南》，里面讲解不错，从原理到源码均有介绍，那为什么要写本篇博客呢？《netty权威指南》在介绍线程模型时候，介绍不够细腻，流程没有打通。我个人认为，这部分是基石，只要把这部分搞清楚，对后面Channel和Pipe流水线处理就可游刃有余了。此次分析Netty是基于5.0版本

今天以《netty权威指南》中TimeServer实例进行分析，具体实现方法（核心）如下：

public void bind(int port) throws Exception {
    EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
    EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
    try {
        ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
        b.group(bossGroup, workerGroup)
                .channel(NioServerSocketChannel.class)
                .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)
                .childHandler(new ChildChannelHandler());
        ChannelFuture f = b.bind(port).sync();
        f.channel().closeFuture().sync();
    } finally {
        bossGroup.shutdownGracefully();
        workerGroup.shutdownGracefully();
    }
}

private class ChildChannelHandler extends ChannelInitializer {

    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
        // 将监听事件 注册到ChannelPipe流水线中 放到链表中  也可以注册多个监听事件 可以指定名字如果没有名字 会自动生成
        ch.pipeline().addLast("GetTime", new TimeServerHandler());
    }
}

通过上面的代码可知，最重要的两个类是：NioEventLoopGroup和ServerBootstrap（如果是客户端则是Bootstrap），下面是这两个类的UML类图：

二、NioEventLoopGroup线程组

 NioEventLoopGroup类主要工作是，创建一个线程池。上述代码中创建了两个EventLoop，一个是boosGroup，主要是用于监听，另外一个是workerGroup主要用于C/S通信。这两个线程池是实现Reactor线程模型的基础。接下来分析按照uml类图关系进行介绍，从下往上开始。

NioEventLoopGroup类代码较少，其中最重要的方式就是下面。这个方法是父类MultithreadEventLoopGroup定义的抽象方法，此方法主要用XXXX，是一个线程，后面会看到调用的地方。

@Override
protected EventLoop newChild(Executor executor, Object... args) throws Exception {
    return new NioEventLoop(this, executor, (SelectorProvider) args[0]);
}

  调用无参的NioEventLoopGroup的构造函数最终会调用，

public NioEventLoopGroup(
        int nThreads, ThreadFactory threadFactory, final SelectorProvider selectorProvider) {
    super(nThreads, threadFactory, selectorProvider);
}

  说一下此处的实参，nThreads是0，threadFactory是null，selectorProvider是调用SelectorProvider.provider()。第三个参数是生成Selector选择器（Java底层网络模型采用的linux epoll模型，而非select模型），最后调用父类的MultithreadEventLoopGroup的构造方法。

protected MultithreadEventExecutorGroup(int nThreads, Executor executor, Object... args) {
    if (nThreads <= 0) {
        throw new IllegalArgumentException(String.format("nThreads: %d (expected: > 0)", nThreads));
    }

    if (executor == null) {
        executor = new ThreadPerTaskExecutor(newDefaultThreadFactory());
    }

    children = new EventExecutor[nThreads];
    for (int i = 0; i < nThreads; i ++) {
        boolean success = false;
        try {
            children[i] = newChild(executor, args);
            success = true;
        } catch (Exception e) {
            // TODO: Think about if this is a good exception type
            throw new IllegalStateException("failed to create a child event loop", e);
        } finally {
            if (!success) {
                for (int j = 0; j < i; j ++) {
                    children[j].shutdownGracefully();
                }

                for (int j = 0; j < i; j ++) {
                    EventExecutor e = children[j];
                    try {
                        while (!e.isTerminated()) {
                            e.awaitTermination(Integer.MAX_VALUE, TimeUnit.SECONDS);
                        }
                    } catch (InterruptedException interrupted) {
                        Thread.currentThread().interrupt();
                        break;
                    }
                }
            }
        }
    }

    final FutureListener