2、Netty线程模型

烟雨 4年前 (2021-10-11) 阅读数 510 #Netty
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一、Netty线程模型

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1.1、模型解释

Netty抽象出两组线程池BossGroup和WorkerGroup,BossGroup专门负责接收客户端的连接,WorkerGroup专门负责网络的读写(BossGroup和WorkerGroup类型都是NioEventLoopGroup)。
NioEventLoopGroup相当于一个事件循环线程组,这个组中含有多个事件循环线程,每一个事件循环线程是NioEventLoop。
每个NioEventLoop都有一个selector(多路复用器) , 用于监听注册在其上的socketChannel的网络通讯。
每个Boss NioEventLoop线程内部循环执行的步骤:
  • 处理accept事件 , 与client建立连接 , 生成NioSocketChannel、。

  • 将NioSocketChannel注册到某个worker NIOEventLoop上的selector。

  • 处理任务队列的任务。

每个worker NIOEventLoop线程循环执行的步骤:
  • 轮询注册到自己selector上的所有NioSocketChannel的read, write事件。

  • 处理I/O事件(read , write事件), 再处理对应NioSocketChannel业务。

  • 处理任务队列的任务。

每个worker NIOEventLoop处理NioSocketChannel业务时,会使用pipeline (管道),管道中维护了很多handler处理器用来处理channel中的数据。

1.2、Bootstrap、ServerBootstrap

Bootstrap意思是引导,一个Netty应用通常由一个Bootstrap开始,主要作用是配置整个Netty程序,串联各个组件,Netty中Bootstrap类是客户端程序的启动引导类,ServerBootstrap是服务端启动引导类。

1.3、Future、ChannelFuture

在Netty中所有的IO操作都是异步的,不能立刻得知消息是否被正确处理。但是可以过一会等它执行完成或者直接注册一个监听,具体的实现就是通过Future和 ChannelFutures,他们可以注册一个监听,当操作执行成功或失败时监听会自动触发注册的监听事件。

1.4、Channel

Netty网络通信的组件,能够用于执行网络I/O操作。Channel为用户提供:
  1. 当前网络连接的通道的状态(例如是否打开?是否已连接?)。

  2. 网络连接的配置参数 (例如接收缓冲区大小)。

  3. 提供异步的网络 I/O 操作(如建立连接,读写,绑定端口),异步调用意味着任何 I/O 调用都将立即返回,并且不保证在调用结束时所请求的 I/O 操作已完成。

  4. 调用立即返回一个 ChannelFuture 实例,通过注册监听器到 ChannelFuture 上,可以 I/O 操作成功、失败或取消时回调通知调用方。

  5. 支持关联 I/O 操作与对应的处理程序。

不同协议、不同的阻塞类型的连接都有不同的 Channel 类型与之对应。下面是一些常用的 Channel 类型:
NioSocketChannel异步的客户端 TCP Socket 连接。
NioServerSocketChannel异步的服务器端 TCP Socket 连接。
NioDatagramChannel异步的 UDP 连接。
NioSctpChannel异步的客户端 Sctp 连接。
NioSctpServerChannel异步的 Sctp 服务器端连接。

1.5、Selector

Netty基于Selector对象实现I/O多路复用器,通过Selector一个线程可以监听多个连接的Channel事件。当向一个Selector中注册Channel后,Selector内部的机制就可以自动不断地查询(Select)这些注册的Channel是否有已就绪的I/O事件(可读,可写,网络连接完成等),这样程序就可以很简单地使用一个线程高效地管理多个Channel。

1.6、NioEventLoop

NioEventLoop中维护了一个线程和任务队列,支持异步提交执行任务,线程启动时会调用NioEventLoop的run方法,执行I/O任务和非I/O任务。
  • I/O任务:即selectionKey中ready的事件,如accept、connect、read、write等,由processSelectedKeys方法触发。

  • 非IO任务:添加到taskQueue中的任务,如register0、bind0等任务,由runAllTasks方法触发。

1.7、NioEventLoopGroup

NioEventLoopGroup,主要管理eventLoop的生命周期,可以理解为一个线程池,内部维护了一组线程,每个线程(NioEventLoop)负责处理多个Channel上的事件,而一个 Channel只对应于一个线程。

1.8、ChannelHandler

ChannelHandler是一个接口,处理I/O事件或拦截I/O操作,并将其转发到其ChannelPipeline(业务处理链)中的下一个处理程序。ChannelHandler本身并没有提供很多方法,因为这个接口有许多的方法需要实现,方便使用期间,可以继承它的子类:
ChannelInboundHandler用于处理入站I/O事件。
ChannelOutboundHandler 用于处理出站I/O 。
 或者使用以下适配器类:
 ChannelInboundHandlerAdapter 用于处理入站I/O事件。
 ChannelOutboundHandlerAdapter 用于处理出站I/O操作。

1.9、ChannelHandlerContext

保存 Channel 相关的所有上下文信息,同时关联一个ChannelHandler对象。

2.0、ChannelPipline

保存 ChannelHandler的List,用于处理或拦截Channel的入站事件和出站操作。
ChannelPipeline实现了一种高级形式的拦截过滤器模式,使用户可以完全控制事件的处理方式,以及Channel中各个的ChannelHandler如何相互交互。
在Netty中每个Channel都有且仅有一个ChannelPipeline与之对应,它们的组成关系如下:

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一个Channel包含了一个ChannelPipeline,而ChannelPipeline中又维护了一个由ChannelHandlerContext组成的双向链表,并且每个ChannelHandlerContext中又关联着一个 ChannelHandler。
read事件(入站事件)和write事件(出站事件)在一个双向链表中,入站事件会从链表head往后传递到最后一个入站的handler,出站事件会从链表tail往前传递到最前一个出站的 handler,两种类型的handler互不干扰。


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