Reactor模型

Netty中的Reactor模型主要由多路復(fù)用器(Acceptor)、事件分發(fā)器(Dispatcher)、事件處理器(Handler)組成，可以分為三種。

常見(jiàn)的Reactor線程模型有三種，分別如下：

• Reactor單線程模型
• Reactor多線程模型
• 主從Reactor多線程模型

Reactor 模式可以參考：Reactor模式詳解＋源碼實(shí)現(xiàn)

1、單線程模型

所有I/O操作都由一個(gè)線程完成，即多路復(fù)用、事件分發(fā)和處理都是在一個(gè)Reactor線程上完成的，一個(gè) Reactor 線程就是一個(gè) NIO 線程。

Reactor 單線程模型使用的是一個(gè) NIO 線程， NIO 使用的是非阻塞 I/O，所有的 I/O 操作都不會(huì)阻塞，所以一個(gè)線程可以處理多個(gè) TCP 連接請(qǐng)求。

對(duì)于一些小容量應(yīng)用場(chǎng)景，可以使用單線程模型，但是對(duì)于高負(fù)載、大并發(fā)的應(yīng)用卻不合適，主要原因如下：

• 一個(gè)NIO線程同時(shí)處理成百上千的鏈路，性能上無(wú)法支撐。即便NIO線程的CPU負(fù)荷達(dá)到100%，也無(wú)法滿足海量消息的編碼、解碼、讀取和發(fā)送；
• 當(dāng)NIO線程負(fù)載過(guò)重之后，處理速度將變慢，這會(huì)導(dǎo)致大量客戶端連接超時(shí)，超時(shí)之后往往進(jìn)行重發(fā)，這更加重了NIO線程的負(fù)載，最終導(dǎo)致大量消息積壓和處理超時(shí)，NIO線程會(huì)成為系統(tǒng)的性能瓶頸；
• 可靠性問(wèn)題。一旦NIO線程意外跑飛，或者進(jìn)入死循環(huán)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)通訊模塊不可用，不能接收和處理外部信息，造成節(jié)點(diǎn)故障。

2、Reactor多線程模型

Reactor多線程模型與單線程模型最大區(qū)別就是有一組 NIO 線程處理 I/O 操作，它的特點(diǎn)如下：

• 有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的 NIO 線程用于監(jiān)聽(tīng)服務(wù)端，接收客戶端的TCP連接請(qǐng)求；
• 網(wǎng)絡(luò)I/O讀、寫(xiě)操作等由一個(gè)NIO線程池負(fù)責(zé)，線程池可以采用標(biāo)準(zhǔn)的 JDK 線程池實(shí)現(xiàn)（Netty 擴(kuò)展了 JDK 線程池），它包含一個(gè)任務(wù)隊(duì)列和N個(gè)可用的線程，由這些 NIO 線程負(fù)責(zé)消息的讀取、解碼、編碼和發(fā)送；
• 1 個(gè) NIO 線程可以同時(shí)處理 N 條鏈路，但是 1 個(gè)鏈路只對(duì)應(yīng) 1 個(gè) NIO 線程，防止發(fā)生并發(fā)操作問(wèn)題。

在絕大多數(shù)場(chǎng)景下，Reactor多線程模型都可以滿足性能需求；但是，在極特殊應(yīng)用場(chǎng)景中，一個(gè)NIO線程負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)和處理所有的客戶端連接可能會(huì)存在性能問(wèn)題。例如百萬(wàn)客戶端并發(fā)連接，或者服務(wù)端需要對(duì)客戶端的握手信息進(jìn)行安全認(rèn)證，認(rèn)證本身非常損耗性能。這類(lèi)場(chǎng)景下，單獨(dú)一個(gè)Acceptor線程可能會(huì)存在性能不足問(wèn)題，為了解決性能問(wèn)題，產(chǎn)生了第三種Reactor線程模型--主從Reactor多線程模型。

3、主從Reactor多線程模型

服務(wù)端用于接收客戶端連接的不再是1個(gè)單獨(dú)的NIO線程，而是一個(gè)獨(dú)立的NIO線程池。Acceptor接收到客戶端TCP連接請(qǐng)求處理完成后（可能包含接入認(rèn)證等），將新創(chuàng)建的SocketChannel注冊(cè)到I/O線程池（sub reactor線程池）的某個(gè)I/O線程上，由它負(fù)責(zé)SocketChannel的讀寫(xiě)和編解碼工作。

Acceptor線程池只用于客戶端的登錄、握手和安全認(rèn)證，一旦鏈路建立成功，就將鏈路注冊(cè)到后端subReactor線程池的I/O線程上，有I/O線程負(fù)責(zé)后續(xù)的I/O操作。

Netty 多線程模型

Netty 的線程模型并不是一成不變的，它實(shí)際取決于啟動(dòng)參數(shù)配置。通過(guò)設(shè)置不同的啟動(dòng)參數(shù)來(lái)支持 Reactor 不同的線程模型。Netty 支持 Reactor 單線程模型、多線程模型、主從多線程模型。

Netty 啟動(dòng)示例

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(bossGroup, workerGroup)
             .channel(NioServerSocketChannel.class)
             .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
             .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                 @Override
                 public void initChannel(SocketChannel ch) {
                     ChannelPipeline p = ch.pipeline();
                     p.addLast(new DiscardServerHandler());
                 }
             });
            ChannelFuture f = b.bind(PORT).sync();
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            workerGroup.shutdownGracefully();
            bossGroup.shutdownGracefully();
        }
    }

這里的是 示例是 Netty 服務(wù)端demo。

每一個(gè) EventLoopGroup 都是 Reactor 的線程池。ServerBootstrap.group 需要接受兩個(gè)參數(shù) EventLoopGroup 參數(shù)。 一個(gè)是處理接收客戶端的 TCP 連接（NIO 的
SelectionKey.OP_CONNECT），另一個(gè)是處理 I/O 相關(guān)的操作（NIO 的
SelectionKey.OP_READ, SelectionKey.OP_WRITE）。

Netty單線程模型

    EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup(1);
    try {
        ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
        b.group(group, group);
        //或者 b.group(group);
        ......

創(chuàng)建只有一個(gè)線程的 Reactor 線程池。把處理接收客戶端 TCP 連接的 Reactor 線程池和處理I/O相關(guān)操作的 Reactor 線程池都是使用這個(gè)只有一個(gè)線程的 Reactor 線程池。

Netty 多線程模型

    EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
    EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
    try {
        ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
        b.group(bossGroup, workerGroup)
        ......

創(chuàng)建兩個(gè) Reactor 線程池，處理客戶端 TCP 連接的線程池只有1個(gè)線程，而處理 I/O 的Reactor 線程池有多個(gè)線程處理。不知道線程數(shù)則默認(rèn)是 2* CPU 個(gè)數(shù)。

Netty 主從多線程模型

    EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
    EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
    try {
        ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
        b.group(bossGroup, workerGroup)
        ......

創(chuàng)建兩個(gè) Reactor 線程池，處理客戶端 TCP 連接的線程池和處理 I/O 操作的線程池都是多個(gè)線程處理。