Netty之线程模型

目前使用最多的线程模型:传统阻塞I/O服务模型,Reactor模型

Reactor模型又可以分为:单Reactor单线程,单Reactor多线程,主从Reactor多线程

Netty的线程模型是由主从Reactor多线程演化而来

说明:图中黄色框为对象,蓝色框为线程,白色框为方法

一、传统阻塞I/O服务模型

特性:1、采用阻塞IO模式获取输入的数据

           2、每个连接都需要独立的线程完成数据的输入,业务处理,数据返回。

缺点:1、当并发数很大,就会创建大量的线程,占用很大系统资源

           2、连接创建后,如果当前线程暂时没有数据可读,该线程会阻塞在read操作上,造成线程资源的浪费

二、Reactor模型

基本概念

Reactor:在一个单独的线程中运行,负责监听和分发事件,分发给适当的处理程序来对IO事件做出反应。

Handlers:处理程序执行IO事件要完成的实际事件。

1、单Reactor单线程

说明:

(1)Reactor对象通过select监听客户端请求事件,收到事件后通过Dispatch进行分发

(2)如果建立的是连接请求事件,则Acceptor通过Accept处理连接请求,然后创建一个Handler对象处理连接完成后的后续业务处理。

(3)如果不是建立连接事件,则Reactor会分发调用连接对应的Handler来响应

(4)Handler会完成Read ——>业务处理——>send的完整的业务流程

优点:模型简单,没有多线程,进程通信,竞争问题,全部在一个线程中完成

缺点:1)性能问题,只有一个线程,无法完全发挥多核cpu的性能。Handler在处理某个连接上的业务,整个线程无法处理其他事件,容易导致性能瓶颈。

           2)可靠性问题,线程意外终止,或者进入死循环,导致整个系统通信模块不可用,造成节点故障。

2、单Reactor多线程

说明:

(1)Reactor对象通过select监听客户端请求事件,收到事件后通过Dispatch进行分发

(2)如果建立的是连接请求事件,则Acceptor通过Accept处理连接请求,然后创建一个Handler对象处理连接完成后的后续业务处理。

(3)如果不是建立连接事件,则Reactor会分发调用连接对应的Handler来响应

(4)handler只负责响应事件,不做具体业务,通过read读取数据后,会分发给后面的worker线程池的某个线程来处理业务

(5)worker线程池会分配独立的线程完成正真的业务,并将结果返回给handler

(6)handler收到响应后,通过send将结果返回给client。

优点:充分利用多核cpu的处理能力

缺点:多线程数据共享和访问比较复杂,reactor在单线程下处理所有的事件的监听和响应,在高并发场景下出现性能瓶颈。

3、主从Reactor多线程

说明:

(1)Reactor主线程MainReactor对象通过select监听连接事件,收到事件后,通过Acceptor处理连接事件

(2)当Acceptor处理连接事件后,mainReactor将连接分配给Subreactor

(3)subReactor将连接加入到连接队列进行监听,并创建Handler进行各种事件处理

(4)当由新的事件发送,subReactor会调用对应的handler处理

(5)handler通过read读取数据,分发给后面的worker线程处理

(6)worker线程池分配独立的work线程进行业务处理,并返回结果

(7)handler收到响应的结果后,再通过send将结果返回给client

(8)Reactor主线程可以对应多个Reactor的子线程,即MainReactor可以关联多个subReactor

优点:1)父线程与子线程的数据交互简单职责明确,父线程只需要接受新连接,子线程完成后续的业务处理

          2)父线程与子线程的数据交互简单,Reactor主线程只需要将新连接传给子线程,子线程无需返回数据

缺点:编程复杂度高

三、Netty线程模型

说明:

(1)Netty抽象出两组线程池,BossGroup专门负责接收连接,workerGroup专门负责网络的读写

(2)BossGroup和WorkerGroup类型都是NioEventLoopGroup

(3)NioEventLoopGroup相当于一个事件循环组,这个组中含有多个事件循环,每一个事件循环是NioEventLoop

(4)NioEventLoop表示一个不断循环的执行处理任务的线程,每个NioEventLoop都有一个selector,用于监听绑定在其上的socket的网络通讯

(5)NioEventLoopGroup可以有多个线程,即可以含有多个NioEventLoop

(6)每个BossNioEventLoop循环执行的步骤有3步

        1)轮询accept事件

        2)处理accept事件,与client建立连接,生成NioSocketChannel,并将其注册到某个worker NioEventLoop上的selector

        3)处理任务队列的任务,即runAllTasks

(7)每个worker NioEventLoop循环执行步骤

        1)轮询read,write事件

        2)处理IO事件,即read,write事件,在对应的NioSocketChannel处理

        3)处理任务队列的任务,即runAllTasks

(8)每个WorkerNioEventLoop处理业务时,会使用pipeline(包含管道channel)

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