Java開發中Netty執行緒模型原理解析！

Java開發中Netty執行緒模型原理解析，Netty是Java領域有名的開源網路庫具有高效能和高擴充套件性的特點，很多流行的框架都是基於它來構建。Netty 執行緒模型不是一成不變的，取決於使用者的啟動引數配置。透過設定不同的啟動引數Netty ,可同時支援 Reactor 單執行緒模型、多執行緒模型。

Netty執行緒模型就是Reactor模式的實現，如圖：

一、執行緒組

Netty抽象了兩組執行緒池BossGroup和WorkerGroup，其型別都是NioEventLoopGroup，BossGroup用來接受客戶端發來的連線WorkerGroup則負責對完成TCP三次握手的連線進行處理。

NioEventLoopGroup裡面包含了多個NioEventLoop管理NioEventLoop的生命週期。每個NioEventLoop中包含了一個NIO Selector、一個佇列、一個執行緒；其中執行緒用來做輪詢註冊到Selector上的Channel的讀寫事件和對投遞到佇列裡面的事件進行處理。

Boss NioEventLoop執行緒的執行步驟：

（1）處理accept事件與client建立連線, 生成NioSocketChannel。

（2）將NioSocketChannel註冊到某個worker NIOEventLoop上的selector

（3）處理任務佇列的任務 即runAllTasks。

Worker NioEventLoop執行緒的執行步驟：

（1）輪詢註冊到自己Selector上的所有NioSocketChannel的read和write事件。

（2）2處理read和write事件在對應NioSocketChannel處理業務。

（3）#runAllTasks處理任務佇列TaskQueue的任務，一些耗時的業務處理可以放入TaskQueue中慢慢處理這樣不影響資料在pipeline中的流動處理。

Worker NIOEventLoop處理NioSocketChannel業務時，使用了pipeline (管道)，管道中維護了handler處理器連結串列用來處理channel中的資料。

二、ChannelPipeline

Netty將Channel的資料管道抽象為ChannelPipeline，訊息在ChannelPipline中流動和傳遞。ChannelPipeline持有I/O事件攔截器ChannelHandler的雙向連結串列，由ChannelHandler對I/O事件進行攔截和處理，可以方便的新增和刪除ChannelHandler來實現不同的業務邏輯定製不需要對已有的ChannelHandler進行修改能夠實現對修改封閉和對擴充套件的支援。

ChannelPipeline是一系列的ChannelHandler例項，流經一個Channel的入站和出站事件可以被ChannelPipeline 攔截。每當一個新的Channel被建立了，都會建立一個新的ChannelPipeline並繫結到該Channel上，這個關聯是永久性的；Channel既不能附上另一個ChannelPipeline也不能分離當前這個。這些都由Netty負責完成，而無需開發人員的特別處理。

根據起源一個事件將由ChannelInboundHandler或ChannelOutboundHandler處理，ChannelHandlerContext實現轉發或傳播到下一個ChannelHandler。一個ChannelHandler處理程式可以通知ChannelPipeline中的下一個ChannelHandler執行。Read事件（入站事件）和write事件（出站事件）使用相同的pipeline，入站事件會從連結串列head 往後傳遞到最後一個入站的handler出站事件會從連結串列tail往前傳遞到最前一個出站的 handler，兩種型別的 handler 互不干擾。

ChannelInboundHandler回撥方法：

ChannelOutboundHandler回撥方法：

三、非同步非阻塞

寫操作：透過NioSocketChannel的write方法向連線裡面寫入資料時候是非阻塞的，馬上會返回即使呼叫寫入的執行緒是我們的業務執行緒。Netty透過在ChannelPipeline中判斷呼叫NioSocketChannel的write的呼叫執行緒是不是其對應的NioEventLoop中的執行緒，如果發現不是則會把寫入請求封裝為WriteTask投遞到其對應的NioEventLoop中的佇列裡面，然後等其對應的NioEventLoop中的執行緒輪詢讀寫事件時候，將其從佇列裡面取出來執行。

讀操作：當從NioSocketChannel中讀取資料時候並不是需要業務執行緒阻塞等待，而是等NioEventLoop中的IO輪詢執行緒發現Selector上有資料就緒時，透過事件通知方式來通知業務資料已就緒，可以來讀取並處理了。

每個NioSocketChannel對應的讀寫事件都是在其對應的NioEventLoop管理的單執行緒內執行，對同一個NioSocketChannel不存在併發讀寫，所以無需加鎖處理。

使用Netty框架進行網路通訊時，當我們發起I/O請求後會馬上返回，而不會阻塞我們的業務呼叫執行緒；如果想要獲取請求的響應結果，也不需要業務呼叫執行緒使用阻塞的方式來等待，而是當響應結果出來的時候，使用I/O執行緒非同步通知業務的方式，所以在整個請求 -> 響應過程中業務執行緒不會由於阻塞等待而不能幹其他事情。