（java）netty框架—reactor线程模型详解

Reactor 模式中 核心组成：

1. Reactor：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。 它就像公司的电话接线员，它接听来自客户的电话并将线路转移到适当的联系人；
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公司中的实际官员。Reactor通过调度适当的处理程序来响应 I/O 事件，处理程序执行非阻塞操作。

单 Reactor 单线程

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

优缺点

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

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 在处理某个连接上的业务时，整个进程无法处理其他连接事件，很容易导致性能瓶颈
• 可靠性问题，线程意外终止，或者进入死循环，会导致整个系统通信模块不可用，不能接收和处理外部消息，造成节点故障

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度 O(1) 的情况

单 Reactor 多线程

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. 如果建立连接请求, 则右 Acceptor 通过accept 处理连接请求, 然后创建一个 Handler 对象处理完成连接后的各种事件
3. 如果不是连接请求，则由 reactor 分发调用连接对应的 handler 来处理
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，会分发给后面的 worker 线程池的某个线程处理业务
5. worker 线程池会分配独立线程完成真正的业务，并将结果返回给 handler
6. handler 收到响应后，通过 send 将结果返回给 client

​ Reactor多线程模型的特点如下。有专门一个NIO线程一Acceptor线程用于监听服务端，接收客户端的TCP连接请求。

​ 网络I/O操作一读、写等由一个NIO线程池负责，线程池可以采用标准的JDK线程池实现，它包含一个任务队列和N个可用的线程，由这些NIO线程负责消息的读取、解码、编码和发送。

​ 一个NIO线程可以同时处理N条链路，但是一个链路只对应一个NIO线程，防止发生并发操作问题。

优缺点

优点：可以充分的利用多核 cpu 的处理能力

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 多线程

1. Reactor 主线程 MainReactor 对象通过 select 监听连接事件, 收到事件后，通过 Acceptor 处理连接事件

2. 当 Acceptor 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 线程池分配独立的 worker 线程进行业务处理，并返回结果
7. handler 收到响应的结果后，再通过 send 将结果返回给 client
8. Reactor 主线程可以对应多个 Reactor 子线程, 即 MainRecator 可以关联多个 SubReactor

netty线程模型（多看看）

1. Netty 抽象出两组线程池 BossGroup 专门负责接收客户端的连接（accept）, WorkerGroup 专门负责网络的读写（read，write）

2. BossGroup 和 WorkerGroup 类型都是 NioEventLoopGroup
3. 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
4. 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
5. NioEventLoopGroup 可以有多个线程, 即可以含有多个 NioEventLoop
6. 每个 Boss NioEventLoop 循环执行的步骤有 3 步
   • 轮询 accept 事件
   • 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（将链路状态变更事件通知给ChannelPipeline。）
   • 处理任务队列的任务 ， 即 runAllTasks
7. 每个 Worker NIOEventLoop 循环执行的步骤
   • 轮询 read, write 事件
   • 处理 i/o 事件， 即 read , write 事件，在对应 NioScocketChannel 处理
   • 处理任务队列的任务 ， 即 runAllTasks
8. 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