更新時間:2021-05-25 來源:黑馬程序員 瀏覽量:
Java開發(fā)中Netty線程模型原理解析,Netty是Java領域有名的開源網絡庫具有高性能和高擴展性的特點,很多流行的框架都是基于它來構建。Netty 線程模型不是一成不變的,取決于用戶的啟動參數配置。通過設置不同的啟動參數Netty ,可同時支持 Reactor 單線程模型、多線程模型。
Netty線程模型就是Reactor模式的實現,如圖:
Netty抽象了兩組線程池BossGroup和WorkerGroup,其類型都是NioEventLoopGroup,BossGroup用來接受客戶端發(fā)來的連接WorkerGroup則負責對完成TCP三次握手的連接進行處理。
NioEventLoopGroup里面包含了多個NioEventLoop管理NioEventLoop的生命周期。每個NioEventLoop中包含了一個NIO Selector、一個隊列、一個線程;其中線程用來做輪詢注冊到Selector上的Channel的讀寫事件和對投遞到隊列里面的事件進行處理。
Boss NioEventLoop線程的執(zhí)行步驟:
(1)處理accept事件與client建立連接, 生成NioSocketChannel。
(2)將NioSocketChannel注冊到某個worker NIOEventLoop上的selector
(3)處理任務隊列的任務 即runAllTasks。
Worker NioEventLoop線程的執(zhí)行步驟:
(1)輪詢注冊到自己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(yè)務。
(3)#runAllTasks處理任務隊列TaskQueue的任務,一些耗時的業(yè)務處理可以放入TaskQueue中慢慢處理這樣不影響數據在pipeline中的流動處理。
Worker NIOEventLoop處理NioSocketChannel業(yè)務時,使用了pipeline (管道),管道中維護了handler處理器鏈表用來處理channel中的數據。
ChannelPipeline
Netty將Channel的數據管道抽象為ChannelPipeline,消息在ChannelPipline中流動和傳遞。ChannelPipeline持有I/O事件攔截器ChannelHandler的雙向鏈表,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(yè)務邏輯定制不需要對已有的ChannelHandler進行修改能夠實現對修改封閉和對擴展的支持。
ChannelPipeline是一系列的ChannelHandler實例,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被創(chuàng)建了,都會建立一個新的ChannelPipeline并綁定到該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(fā)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(fā)或傳播到下一個ChannelHandler。一個ChannelHandler處理程序可以通知ChannelPipeline中的下一個ChannelHandler執(zhí)行。Read事件(入站事件)和write事件(出站事件)使用相同的pipeline,入站事件會從鏈表head 往后傳遞到最后一個入站的handler出站事件會從鏈表tail往前傳遞到最前一個出站的 handler,兩種類型的 handler 互不干擾。
ChannelInboundHandler回調方法:
ChannelInboundHandler回調方法
異步非阻塞
寫操作:通過NioSocketChannel的write方法向連接里面寫入數據時候是非阻塞的,馬上會返回即使調用寫入的線程是我們的業(yè)務線程。Netty通過在ChannelPipeline中判斷調用NioSocketChannel的write的調用線程是不是其對應的NioEventLoop中的線程,如果發(fā)現不是則會把寫入請求封裝為WriteTask投遞到其對應的NioEventLoop中的隊列里面,然后等其對應的NioEventLoop中的線程輪詢讀寫事件時候,將其從隊列里面取出來執(zhí)行。
讀操作:當從NioSocketChannel中讀取數據時候并不是需要業(yè)務線程阻塞等待,而是等NioEventLoop中的IO輪詢線程發(fā)現Selector上有數據就緒時,通過事件通知方式來通知業(yè)務數據已就緒,可以來讀取并處理了。
每個NioSocketChannel對應的讀寫事件都是在其對應的NioEventLoop管理的單線程內執(zhí)行,對同一個NioSocketChannel不存在并發(fā)讀寫,所以無需加鎖處理。
使用Netty框架進行網絡通信時,當我們發(fā)起I/O請求后會馬上返回,而不會阻塞我們的業(yè)務調用線程;如果想要獲取請求的響應結果,也不需要業(yè)務調用線程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線程異步通知業(yè)務的方式,所以在整個請求 -> 響應過程中業(yè)務線程不會由于阻塞等待而不能干其他事情。