smart Java——Netty实战（上）：select/poll/epoll、NIOReactor模型

在此之前，我撰写了一篇介绍BIO、NIO、AIO的博客。

在这篇博客中，我将进一步介绍Java IO模型的相关知识，和Netty框架的核心知识。

1.多路复用——select、poll、epoll底层原理

从操作系统层面来说，多路复用的实现涉及三个函数：

• select/poll函数的读写工作原理（NIO）：
  3和4表示读取数据
  

局限性：
需要将fd数据从用户空间拷贝至内核空间；
获取就绪文件描述符需要遍历fd数组，时间复杂度为O(n)。

• epoll工作原理（AIO、Netty）：
  2、4、5表示读取
  

解决了select和poll的两大局限性，能获得更高的执行效率。

• 使用场景分析：
  当连接数较少，并且读写较为活跃时，使用select、poll能获得更好的性能；
  当连接数较多，并且大多都不活跃时，使用epoll性能更好。

2.NIOReactor模型

（0）关于Reactor模型和AIO的区别

• 什么是Reactor模型：

Reactor模型是一种基于事件驱动的并发编程模型，用于处理多个客户端请求。

Reactor模型的基本思想是将I/O事件的处理分离成两个阶段：事件分发和事件处理。事件分发器（Dispatcher）用于监听所有的I/O事件，当有事件发生时，它会将事件分发给相应的事件处理器（Handler）进行处理。事件处理器负责具体的事件处理，包括读取和写入数据、解析请求、执行业务逻辑等。在Reactor模型中，事件处理器通常是异步的、非阻塞的，使得系统能够同时处理多个客户端请求，提高了系统的并发性能。

Reactor模型的主要优点是提高了系统的并发性能和可扩展性，同时也避免了线程创建和销毁等开销。在实际应用中，Reactor模型被广泛应用于网络编程、数据库系统、操作系统等领域。在网络编程中，Reactor模型常被用于实现高性能的服务器，如Web服务器、消息服务器等。在数据库系统中，Reactor模型可以用于实现高性能的I/O操作，如Redis就是使用了Reactor模型来实现高效的I/O操作。在操作系统中，Reactor模型可以用于实现高性能的文件系统、网络协议栈等组件。

• 事件驱动和AIO有什么区别：

事件驱动的I/O模型（Event-driven I/O Model）是一种高效的I/O处理模型，主要用于处理多个I/O事件。在事件驱动的I/O模型中，程序会监听多个I/O事件，并在事件发生时触发相应的处理程序进行处理，而不是等待I/O操作完成。 这种模型避免了阻塞式I/O操作可能带来的性能问题，同时也提高了系统的并发性能。

（1）单Reactor单线程模型

只有一个线程来执行所有的任务，效率低下，并且也有可靠性问题。

（2）单Reactor多线程模型

相比于上一个模型，增加了线程池的支持，从一定程度上提升了并发效率，但是引入线程池可能会涉及到数据同步问题。Redis底层就是基于这种模型。

（3）主从Reactor多线程模型（Netty）

在上一个模型的基础上，一个Reactor变成了两个，主Reactor创建连接，从Reactor分发读写任务，能支持更高的并发量。Netty是基于这种模型。

3.Netty核心组件

（1）网络通信层

• Bootstrap：
  负责客户端启动并用来连接远程Netty Server。
  不过不用Bootstrap，用websocket也可以。

• ServerBootstrap：
  负责服务端监听指定端口。

• Channel：
  完成网络通信的载体。

（2）事件调度层

• EventLoopGroup：
  线程池，负责接收IO请求，并分配线程执行任务。

• EventLoop：
  线程池中的线程。

（3）服务编排层

• ChannelHandler：
  通过指定的handler处理数据IO。

• ChannelHandlerContext：
  保存ChannelHandler的上下文。

• ChannelPipeline：
  将多个ChannelHandler链接在一起。

4.Netty工作流程

参考

https://www.bilibili.com/video/BV12V4y1r7kU?p=2&vd_source=b7379453017b92a8beb445062eadf332