【转载】02.Netty线程模型

Leefs 2022-06-06 PM 1193℃ 0条

[TOC]

### 前言

接着我们学习一下 Netty 的线程模型，了解了 Netty 的线程模型之后我们对 Netty 的整体架构也就有了一个大致的了解。

由于 Netty 的线程模型是基于 Reactor 模型改进而来的，因此先讲讲 Reactor 模型，有助于我们对 Netty 线程模型的理解 。

### 一、Reactor 模型

Reactor 模型是指当服务器接收到多个请求时，服务器程序会把它们分派到不同的方法或线程去处理。Reactor 模式也被称作 Dispatcher 模式。它的核心是多路复用器，多路复用器收到事件后会进行分发，这点是网络服务器高并发的关键。

**Reactor 模型分为三种：**

+ **单 Reactor 单线程**
+ **单 Reactor 多线程**
+ **多 Reactor 多线程**

这三种模型按顺序来看理解起来复杂度不断提升，也会更接近 Netty 的线程模型，下面来分别看看这三种模型。

#### 1.1 单 Reactor 单线程

这个最好理解，只有一个线程，只是会把建立连接和处理请求这两种任务分发给不同的类去处理，如下图所示：

![02.Netty线程模型01.png](https://lilinchao.com/usr/uploads/2022/06/699641470.png)

整个流程简单来讲就是 Reactor 通过 Selector 监听事件，收到事件使用 dispatch 对事件进行分发，如果是连接事件就由 Acceptor 进行处理，处理完成会创建一个 Handler 对后续业务进行处理。后面的数据请求都会由 Handler 进行处理。

**优点**

+ 模型简单，不会有多线程的那些问题

**缺点**

- 性能问题：单线程无法发挥多核 CPU 的性能
- 可靠性问题：处理业务时往往容易出问题，当 Handler 出问题了，由于只有一个线程，整个节点也挂了

#### 1.2 单 Reactor 多线程

这个线程模型针对前面的问题作出了一定的优化，多出了处理业务的线程池，如下图所示：

![02.Netty线程模型02.png](https://lilinchao.com/usr/uploads/2022/06/2117845960.png)

前面的流程与单 Reactor 单线程是一致的，到 Handler 这一步就不一样了。这个模型 Handler 只负责读取数据和发送数据部分，业务处理交给了 Worker 线程，而 Worker 线程是由 Worker 线程池统一管理的。

**优点**

- 可以充分利用多核 CPU 的处理能力

**缺点**

- 多线程资源共享和访问处理会比较复杂，在主线程处理所有的连接、监听和响应也会出现性能瓶颈

#### 1.3 主从 Reactor 多线程

主从 Reactor 多线程模型又在前面的模型基础上做了进一步优化，增加了子 Reactor ，如下图所示：

![02.Netty线程模型03.png](https://lilinchao.com/usr/uploads/2022/06/2144514796.png)

**整个流程大概可以分为以下几步**：

+ 主线程的 `MainReactor` 负责监听连接请求，收到连接请求会由 Acceptor 进行处理，成功建立连接之后 `MainReactor` 会把连接分派给 `SubReactor` ，由 `SubReactor` 监听和处理数据请求；
+ `SubReactor` 监听到数据请求，会派发给 Handler 处理，Handler 只会处理读取数据和发送数据部分，中间业务处理部分也是放在线程池中完成。

**优点**

- `MainReactor` 与 `SubReactor` 职责分明，一个处理连接事件，一个处理数据请求；
- `MainReactor` 与 `SubReactor` 交互逻辑比较简单，`MainReactor` 单向地将建立好的连接传递出去；
- 多 Reactor 设计能在高并发场景拥有更好的性能。

**缺点**

- 编程复杂度较高

主从 Reactor 多线程模式是业界非常成熟的服务器程序设计模式，在很多中间件中都使用到了这种模式，像 Nginx、Memcached、Netty 等。这种模式也被称为 1 + M + N 模式，分别代指相对少的连接线程（不一定为 1 ），多个 I/O 线程和多个业务处理线程。

### 二、Netty 线程模型

Netty 线程模型是基于主从 Reactor 多线程模型优化而来的，整体架构如下图所示：

![02.Netty线程模型04.png](https://lilinchao.com/usr/uploads/2022/06/2100975846.png)

Netty 的线程模型主要分为两部分，分别是 `BossGroup` 和 `WorkerGroup`，它们都分别管理一个或多个 `NioEventLoop`。每个 `NioEventLoop` 对应着一个线程，一个 Selector，一个 Executor 和一个 `TaskQueue`。

`NioEventLoop` 可以理解成一个事件循环，当程序启动后每个 `NioEventLoop` 都会通过 Executor 启动一个线程，开始执行事件循环，在循环中 Selector 会通过 select 方法阻塞并监听就绪事件，当有事件到来时通过 `processSeelectedKeys` 方法处理 Selector 事件，之后再通过 `runAllTasks` 方法处理其他的任务。

与前面介绍的 主从 Reactor 多线程模型类似，`BossGoup` 负责连接事件，当建立连接之后会生成一个 `NioSocketChannel` 并注册到 `WorkGroup` 其中一个 `NioEventLoop` 的 Selector 上。`WokerGroup` 中的 `NioEventLoop` 负责处理数据请求，当请求到来时会调用 `processSelectedKeys` 方法，其中的业务处理会依次经过 Pipeline 中的多个 Handler。

*附原文链接地址：*

*https://anye3210.github.io/2021/08/22/%E5%A4%9A%E5%9B%BE%E8%AF%A6%E8%A7%A3-Netty/*

标签: Netty

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