线程模型是Netty的核心设计,设计地很巧妙,之前项目中有一块处理并发的设计和Netty的Eventloop单线程设计类似,效果得到了实证。
Netty5的类层次结构和之前的版本变化很大,网上也有很多文章写Netty的线程模型,Reactor模式,比如这篇http://blog.csdn.net/xiaolang85/article/details/37873059, 应该是引自《Netty权威指南》,写得比较全面,但是有几个关键的概念没讲清楚。
这篇文章只讲Netty5线程模型最重要的几个关键点
第一个概念是如何理解NioEventLoop和NioEventLoopGroup:NioEventLoop实际上就是工作线程,可以直接理解为一个线程。NioEventLoopGroup是一个线程池,线程池中的线程就是NioEventLoop。Netty设计这几个类的时候,层次结构挺复杂,反而让人迷惑。
还有一个让人迷惑的地方是,创建ServerBootstrap时,要传递两个NioEventLoopGroup线程池,一个叫bossGroup,一个叫workGroup。《Netty权威指南》里只说了bossGroup是用来处理TCP连接请求的,workGroup是来处理IO事件的。
这么说是没错,但是没说清楚bossGroup具体如何处理TCP请求的。实际上bossGroup中有多个NioEventLoop线程,每个NioEventLoop绑定一个端口,也就是说,如果程序只需要监听1个端口的话,bossGroup里面只需要有一个NioEventLoop线程就行了。
在上一篇文章介绍服务器端绑定的过程中,我们看到最后是NioServerSocketChannel封装的Java的ServerSocketChannel执行了绑定,并且执行accept()方法来创建客户端SocketChannel的连接。一个端口只需要一个NioServerSocketChannel即可。
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(); } 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 {
第二个概念是每个NioEventLoop都绑定了一个Selector,所以在Netty5的线程模型中,是由多个Selecotr在监听IO就绪事件。而Channel注册到Selector。
举个例子,比如有100万个连接连到服务器端。平时的写法可能是1个Selector线程监听所有的IO就绪事件,1个Selector面对100万个连接(Channel)。
而如果使用了1000个NioEventLoop的线程池来说,1000个Selector面对100万个连接,每个Selector只需要关注1000个连接(Channel)
public final class NioEventLoop extends SingleThreadEventLoop { /** * The NIO {@link Selector}. */ Selector selector; private SelectedSelectionKeySet selectedKeys; private final SelectorProvider provider;
第三个概念是一个Channel绑定一个NioEventLoop,相当于一个连接绑定一个线程,这个连接所有的ChannelHandler都是在一个线程中执行的,避免的多线程干扰。更重要的是ChannelPipline链表必须严格按照顺序执行的。单线程的设计能够保证ChannelHandler的顺序执行。
public interface Channel extends AttributeMap, Comparable<Channel> { /** * Return the {@link EventLoop} this {@link Channel} was registered too. */ EventLoop eventLoop();
第四个概念是一个NioEventLoop的selector可以被多个Channel注册,也就是说多个Channel共享一个EventLoop。EventLoop的Selecctor对这些Channel进行检查。
这段代码展示了线程池如何给Channel分配EventLoop,是根据Channel个数取模
public EventExecutor next() { return children[Math.abs(childIndex.getAndIncrement() % children.length)]; } private void processSelectedKeysOptimized(SelectionKey[] selectedKeys) { for (int i = 0;; i ++) { // 逐个处理注册的Channel final SelectionKey k = selectedKeys[i]; if (k == null) { break; } final Object a = k.attachment(); if (a instanceof AbstractNioChannel) { processSelectedKey(k, (AbstractNioChannel) a); } else { @SuppressWarnings("unchecked") NioTask<SelectableChannel> task = (NioTask<SelectableChannel>) a; processSelectedKey(k, task); } if (needsToSelectAgain) { selectAgain(); // Need to flip the optimized selectedKeys to get the right reference to the array // and reset the index to -1 which will then set to 0 on the for loop // to start over again. // // See https://github.com/netty/netty/issues/1523 selectedKeys = this.selectedKeys.flip(); i = -1; } } }
理解了这4个概念之后就对Netty5的线程模型有了清楚的认识:
在监听一个端口的情况下,一个NioEventLoop通过一个NioServerSocketChannel监听端口,处理TCP连接。后端多个工作线程NioEventLoop处理IO事件。每个Channel绑定一个NioEventLoop线程,1个NioEventLoop线程关联一个selector来为多个注册到它的Channel监听IO就绪事件。NioEventLoop是单线程执行,保证Channel的pipline在单线程中执行,保证了ChannelHandler的执行顺序。
下面这张图来之http://blog.csdn.net/xiaolang85/article/details/37873059, 基本能说清楚。