Netty学习笔记(三)Reactor线程模型

单线程模型

所有操作都在同一个NIO线程处理，在这个单线程中要负责接收请求，处理IO，编解码所有操作，相当于一个饭馆只有一个人，同时负责前台和后台服务，效率低。

单线程模型

多线程模型

多线程的优点在于有单独的一个线程去处理请求，另外有一个线程池创建多个NIO线程去处理IO。相当于一个饭馆有一个前台负责接待，有很多服务员去做后面的工作，这样效率就比单线程模型提高很多。

多线程模型

主从线程模型

多线程模型的缺点在于并发量很高的情况下，只有一个Reactor单线程去处理是来不及的，就像饭馆只有一个前台接待很多客人也是不够的。为此需要使用主从线程模型。
主从线程模型：一组线程池接收请求，一组线程池处理IO。

主从线程模型

Netty采用了第三种模型：主从线程模型。
在这个模型下，Netty提供了BootStrap类方便我们快速开发，下面是一个示例代码：

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childOption(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
                    .childAttr(AttributeKey.newInstance("childAttr"), "childAttrValue")
                    .handler(new ServerHandler())
                    .childHandler(new ChannelInitializer() {
                        @Override
                        public void initChannel(SocketChannel ch) {
                        }
                    });
            ChannelFuture f = b.bind(8888).sync();
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

下面我们对Netty示例代码进行分析：

• 首先定义了两个EventLoopGroup，其中bossGroup对应的就是主线程池，只接收客户端的连接（注册，初始化逻辑），具体的工作由workerGroup这个从线程池来完成。可以理解为老板负责招揽接待，员工负责任务完成。线程池和线程组是一个概念，所以名称里有group 。之后就采用ServerBootstrap启动类，传入这两个主从线程组。
• 客户端和服务器建立连接后，NIO 会在两者之间建立Channel，所以启动类调用channel方法就是为了指定建立什么类型的通道。这里指定的是NioServerSocketChannel这个通道类。
• 启动类还调用了handler()和childHandler()方法，这两个方法中提及的handler是一个处理类的概念，他负责处理连接后的一个个通道的相应处理。handler()指定的处理类是主线程池中对通道的处理类，childHandler()方法指定的是从线程池中对通道的处理类。
• 执行ServerBootstrap的bind方法进行绑定端口的同时也执行了sync()方法进行同步阻塞调用。
• 关闭通道采用Channel的closeFuture()方法关闭。
• 最终优雅地关闭两个线程组，执行shutdownGracefully()方法完成关闭线程组。

设置ChannelHandler

现在单独分析下处理类handler，每一个Channel由多个handler共同组成管道pipeline。

ChannelHander

管道中的handler可以用netty官方提供的处理类，也可以自行定义处理类。在上面的示例代码中，childHandler方法中传入ChannelInitializer对象，它的initChannel()方法中可以自行扩展，下面是一个具体的例子：

public class CustomerHandler extends SimpleChannelInboundHandler {

    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, HttpObject msg) throws Exception {

        Channel channel = ctx.channel(); // 获取通道
        System.out.println(channel.remoteAddress()); // 显示客户端的远程地址
        ByteBuf content = Unpooled.copiedBuffer("hello,netty", CharsetUtil.UTF_8);// 定义要返回的数据

        // 定义响应
        FullHttpResponse response =
                new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.OK,content);

        // 定义请求头
        response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_TYPE,"text/plain");
        response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_LENGTH,content.readableBytes());

        ctx.writeAndFlush(response);

    }
}

这是个自定义的处理类，它继承SimpleChannelInboundHandler这个初始化类，在channelRead0方法内部实现读写缓冲区的操作：首先从上下文中获取连接后的通道，然后创建ByteBuf对象，里面保存要显示的字符串，接着创建一个Http response 对象，设置返回的报文头和内容，最后使用上下文放松请求，注意要使用writeAndFlush而不是write，这是因为没有执行flush操作，数据仍在缓冲区中。
写好了上面这个自定义的处理类后将它配置到启动类中：

            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childOption(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
                    .childAttr(AttributeKey.newInstance("childAttr"), "childAttrValue")
                    .handler(new ServerHandler())
                    .childHandler(new ChannelInitializer() {
                        @Override
                        public void initChannel(SocketChannel channel) {
                            ChannelPipeline pipeline = channel.pipeline();
                            pipeline.addLast("HttpServerCodec",new HttpServerCodec());
                            pipeline.addLast("customerHandler",new CustomerHandler());
                        }
                    });

可以看出在childHandler中，pipeline添加了两个处理类，一个是HttpServerCodec，是Netty自带的对请求和响应进行编解码的处理类；另一个就是我们创建的自定义处理类。这样启动这个应用后，在浏览器访问http://localhost:8888/地址后，页面上就会显示hello,netty的字样，说明我们添加的处理类已经生效了。