网站建设和维护需要学的东西,网络工程规划与设计案例,7k7k网页游戏入口,中英文切换网站怎么做目录 NIO编程NIO介绍NIO和BIO的比较缓冲区(Buffer)基本介绍常用API缓冲区对象创建添加数据读取数据 通道(Channel)基本介绍Channel常用类ServerSocketChannelSocketChannel Selector (选择器)基本介绍常用API介绍示例代码 NIO 三大核心原理 Netty核心概念Netty 介绍原生 NIO 存… 目录 NIO编程NIO介绍NIO和BIO的比较缓冲区(Buffer)基本介绍常用API缓冲区对象创建添加数据读取数据 通道(Channel)基本介绍Channel常用类ServerSocketChannelSocketChannel Selector (选择器)基本介绍常用API介绍示例代码 NIO 三大核心原理 Netty核心概念Netty 介绍原生 NIO 存在的问题Netty概述 线程模型基本介绍传统阻塞 I/O 服务模Reactor 模型单Reactor单线程单 Reactor多线程主从 Reactor 多线程 Netty线程模型 NIO编程
NIO介绍
Java NIO 全称java non-blocking IO 是指 JDK 提供的新 API。从 JDK1.4 开始Java 提供了一系列改进的输入/输出的新特性被统称为 NIO(即 New IO)是同步非阻塞的。
NIO 有三大核心部分Channel(通道)Buffer(缓冲区),Selector(选择器)
NIO是 面向缓冲区编程的。数据读取到一个缓冲区中需要时可在缓冲区中前后移动这就增加了处理过程中的灵活性使用它可以提供非阻塞式的高伸缩性网络。
Java NIO 的非阻塞模式使一个线程从某通道发送请求或者读取数据但是它仅能得到目前可用的数据如果目前没有数据可用时就什么都不会获取而不是保持线程阻塞所以直至数据变的可以读取之前该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此一个线程请求写入一些数据到某通道但不需要等待它完全写入 这个线程同时可以去做别的事情。
通俗理解NIO 是可以做到用一个线程来处理多个操作的。假设有 10000 个请求过来,根据实际情况可以分配50 或者 100 个线程来处理。不像之前的阻塞 IO 那样非得分配 10000 个。
NIO和BIO的比较 BIO 以流的方式处理数据而 NIO 以缓冲区的方式处理数据缓冲区 I/O 的效率比流 I/O 高很多 BIO 是阻塞的NIO则是非阻塞的 BIO 基于字节流和字符流进行操作而 NIO 基于 Channel(通道)和 Buffer(缓冲区)进行操作数据总是从通道读取到缓冲区中或者从缓冲区写入到通道中。Selector(选择器)用于监听多个通道的事件比如连接请求 数据到达等因此使用单个线程就可以监听多个客户端通道
缓冲区(Buffer)
基本介绍
缓冲区Buffer缓冲区本质上是一个可以读写数据的内存块可以理解成是一个数组该对象提供了一组方法可以更轻松地使用内存块缓冲区对象内置了一些机制能够跟踪和记录缓冲区的状态变化情况。Channel 提供从网络读取数据的渠道但是读取或写入的数据都必须经由 Buffer。 常用API
Buffer 类及其子类 在 NIO 中Buffer是一个顶层父类它是一个抽象类, 类的层级关系图,常用的缓冲区分别对应byte,short, int, long,float,double,char 7种这些也是抽象类下面还有很多具体的子类。
缓冲区对象创建
方法名
方法名说明static ByteBuffer allocate(长度)创建byte类型的指定长度的缓冲区static ByteBuffer wrap(byte[] array)创建一个有内容的byte类型缓冲区
示例代码:
package com.cys.nio;import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.charset.StandardCharsets;public class CreateBufferDemo {public static void main(String[] args) {// 1.创建一个指定长度的缓冲区, 以ByteBuffer为例ByteBuffer byteBuffer ByteBuffer.allocate(5);// 初始化的数据默认都是0for (int i 0; i 5; i) {System.out.println(byteBuffer.get());}// 再次调用会报错--后续再读缓冲区时着重讲解// System.out.println(byteBuffer.get());//2.创建一个有内容的缓冲区ByteBuffer wrap ByteBuffer.wrap(hello.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));for (int i 0; i 5; i) {System.out.println(wrap.get());}}
}添加数据
方法名说明int position()/position(int newPosition)获得当前要操作的索引/修改当前要操作的索引位置int limit()/limit(int newLimit)最多能操作到哪个索引/修改最多能操作的索引位置int capacity()返回缓冲区的总长度int remaining()/boolean hasRemaining()还有多少能操作索引个数/是否还有能操作put(byte b)/put(byte[] src)添加一个字节/添加字节数组
图解: 示例代码:
package com.cys.nio;import java.nio.ByteBuffer;public class PutBufferDemo {public static void main(String[] args) {// 1.创建一个指定长度的缓冲区, 以ByteBuffer为例ByteBuffer byteBuffer ByteBuffer.allocate(10);System.out.println(byteBuffer.position());//0 获取当前索引所在位置System.out.println(byteBuffer.limit());//10 最多能操作到哪个索引System.out.println(byteBuffer.capacity());//10 返回缓冲区总长度System.out.println(byteBuffer.remaining());//10 还有多少个能操作// 修改当前索引位置byteBuffer.position(1);// 修改最多能操作到哪个索引位置byteBuffer.limit(9);// 此时数据发生变化System.out.println(byteBuffer.position());//1 获取当前索引所在位置System.out.println(byteBuffer.limit());//9 最多能操作到哪个索引System.out.println(byteBuffer.capacity());//10 返回缓冲区总长度System.out.println(byteBuffer.remaining());//8 还有多少个能操作// 添加一个字节注意上面的position已经改为1了所以从索引1开始添加的byteBuffer.put((byte) 97);// 修改最多能操作到哪个索引位置回到10byteBuffer.limit(10);System.out.println(byteBuffer.position());//2 获取当前索引所在位置System.out.println(byteBuffer.limit());//10 最多能操作到哪个索引System.out.println(byteBuffer.capacity());//10 返回缓冲区总长度System.out.println(byteBuffer.remaining());//8 还有多少个能操作// 添加一个字节数组注意上面的position已经改为2了所以从索引2开始添加的byteBuffer.put(abc.getBytes()); // 添加个3个长度System.out.println(byteBuffer.position());//5 获取当前索引所在位置System.out.println(byteBuffer.limit());//10 最多能操作到哪个索引System.out.println(byteBuffer.capacity());//10 返回缓冲区总长度System.out.println(byteBuffer.remaining());//5 还有多少个能操作// 注意当添加超过缓冲区的长度时会报错byteBuffer.put(01234.getBytes());System.out.println(byteBuffer.position());//10 获取当前索引所在位置System.out.println(byteBuffer.limit());//10 最多能操作到哪个索引System.out.println(byteBuffer.capacity());//10 返回缓冲区总长度System.out.println(byteBuffer.remaining());//0 还有多少个能操作System.out.println(byteBuffer.hasRemaining());// false 是否还能有操作的数组// 如果缓存区存满后, 可以调整position位置可以重复写,这样会覆盖之前存入索引的对 应的值byteBuffer.position(0);byteBuffer.put(012345.getBytes());}
}代码结合图例会很好理解。
读取数据
方法说明flip()写切换读模式 limit设置到position位置, position设置0get()读一个字节get(byte[] dst)读多个字节get(int index)读指定索引的字节rewind()将position设置为0可以重复读clear()切换写模式 position设置为0 , limit 设置为 capacity但原来的数据还在array()将缓冲区转换成字节数组返回
图解flip()方法 图解clear()方法: 示例代码
package com.cys.nio;import java.nio.ByteBuffer;public class GetBufferDemo {public static void main(String[] args) {// 1.创建一个指定长度的缓冲区ByteBuffer allocate ByteBuffer.allocate(10);allocate.put(0123.getBytes());System.out.println(position: allocate.position());//4System.out.println(limit: allocate.limit());//10System.out.println(capacity: allocate.capacity());//10System.out.println(remaining: allocate.remaining());//6//切换读模式System.out.println(读取数据--------------);allocate.flip();System.out.println(position: allocate.position());//0System.out.println(limit: allocate.limit());//4System.out.println(remaining: allocate.remaining());//4for (int i 0; i allocate.limit(); i) {System.out.println(allocate.get());}//读取完毕后.继续读取会报错,超过limit值// System.out.println(allocate.get());//读取指定索引字节,不会受到limit影响System.out.println(读取指定索引字节--------------);System.out.println(allocate.get(1));System.out.println(读取多个字节--------------);// position设为0可重复读取allocate.rewind();byte[] bytes new byte[4];allocate.get(bytes);System.out.println(new String(bytes));// 将缓冲区转化字节数组返回System.out.println(将缓冲区转化字节数组返回--------------);byte[] array allocate.array();System.out.println(new String(array));// 切换写模式,覆盖之前索引所在位置的值System.out.println(写模式--------------);allocate.clear();allocate.put(abc.getBytes());System.out.println(new String(allocate.array()));}
}注意事项:
获取缓冲区里面数据之前需要调用flip方法再次写数据之前需要调用clear方法但是数据还未消失等再次写入数据被覆盖了才会消失
通道(Channel)
基本介绍
通常来说NIO中的所有IO都是从 Channel通道 开始的。NIO 的通道类似于流但有些区别如下
通道可以读也可以写流一般来说是单向的只能读或者写所以之前我们用流进行IO操作的时候需要分别创建一个输入流和一个输出流通道可以异步读写通道总是基于缓冲区Buffer来读写 Channel常用类
Channel接口
常用的Channel实现类有 FileChanne , DatagramChannel ,ServerSocketChannel和SocketChannel 。FileChannel 用于文件的数据读写 DatagramChannel 用于 UDP 的数据读写 ServerSocketChannel 和SocketChannel 用于 TCP 的数据读写。
ServerSocketChannel类似ServerSocket , SocketChannel类似Socket可以完成客户端与服务端数据的通信工作。
ServerSocketChannel
服务端实现步骤: 打开一个服务端通道 绑定对应的端口号 通道默认是阻塞的需要设置为非阻塞 检查是否有客户端连接 有客户端连接会返回对应的通道 获取客户端传递过来的数据,并把数据放在byteBuffer这个缓冲区中 给客户端回写数据 释放资源
代码实现:
package com.cys.nio.channel;import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.charset.StandardCharsets;public class NIOServer {public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {//1. 打开一个服务端通道ServerSocketChannel serverSocketChannel ServerSocketChannel.open();//2. 绑定对应的端口号serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(9999));//3. 通道默认是阻塞的需要设置为非阻塞serverSocketChannel.configureBlocking(false);System.out.println(服务端启动成功..........);while (true) {//4. 检查是否有客户端连接 有客户端连接会返回对应的通道 , 否则返回nullSocketChannel socketChannel serverSocketChannel.accept();if (socketChannel null) {System.out.println(没有客户端连接...我去做别的事情);Thread.sleep(2000);continue;}//5. 获取客户端传递过来的数据,并把数据放在byteBuffer这个缓冲区中ByteBuffer byteBuffer ByteBuffer.allocate(1024);//返回值: 正数: 表示本次读到的有效字节个数; 0 : 表示本次没有读到有效字节; -1 : 表示读到了末尾int read socketChannel.read(byteBuffer);System.out.println(客户端消息: new String(byteBuffer.array(), 0, read, StandardCharsets.UTF_8));//6. 给客户端回写数据socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(收到.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));//7. 释放资源socketChannel.close();}}
}SocketChannel
实现步骤 打开通道 设置连接IP和端口号 写出数据 读取服务器写回的数据 释放资源
代码实现:
package com.cys.nio.channel;import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.charset.StandardCharsets;public class NIOClient {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.打开通道SocketChannel socketChannel SocketChannel.open();//2.设置连接IP和端口号socketChannel.connect(new InetSocketAddress(127.0.0.1, 9999));//3.写出数据socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(你好.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));//4.读取服务器写回的数据ByteBuffer byteBuffer ByteBuffer.allocate(1024);int read socketChannel.read(byteBuffer);System.out.println(服务端消息: new String(byteBuffer.array(), 0, read, StandardCharsets.UTF_8));//5.释放资源 socketChannel.close();}
}Selector (选择器)
基本介绍
可以用一个线程处理多个的客户端连接就会使用到NIO的Selector(选择器). Selector 能够检测多个注册的服务端通道上是否有事件发生如果有事件发生便获取事件然后针对每个事件进行相应的处理。这样就可以只用一个单线程去管理多个通道也就是管理多个连接和请求。
下面在这种没有选择器的情况下,对应每个连接对应一个处理线程但是连接并不能马上就会发送信息所以还会产生资源浪费 下面是有selector模型的
只有在通道真正有读写事件发生时才会进行读写就大大地减少了系统开销并且不必为每个连接都创建一个线程不用去维护多个线程 避免了多线程之间的上下文切换导致的开销。 常用API介绍
Selector
是一个抽象类
常用方法:
Selector.open() : 得到一个选择器对象selector.select() : 一直阻塞监控所有注册的通道,当有对应的事件操作时 会将SelectionKey放入集合内部并返回事件数量selector.select(1000): 阻塞1000 毫秒监控所有注册的通道,当有对应的事件操作时, 会将SelectionKey放入集合内部并返回selector.selectedKeys() : 返回存有SelectionKey的集合
SelectionKey
标识SelectableChannel在选择器中的注册标记。
在每次向选择器注册通道时就会创建一个 选择键(SelectionKey)。通过调用某个键的cancel()方法、关闭其通道或者通过关闭其选择器取消该键之前通道一直保持有效。取消某个键不会立即从其选择器中移除它而是将该键添加到选择器的已取消键集以便在下一次进行select()方法操作时移除它。可通过调用某个键的isValid()方法来测试其有效性。
常用方法
SelectionKey.isAcceptable(): 是否是连接继续事件SelectionKey.isConnectable(): 是否是连接就绪事件SelectionKey.isReadable(): 是否是读就绪事件SelectionKey.isWritable(): 是否是写就绪事件
SelectionKey中定义的4种事件:
SelectionKey.OP_ACCEPT —— 接收连接就绪事件表示服务器监听到了客户连接服务器可以接收这个连接了SelectionKey.OP_CONNECT —— 连接就绪事件表示客户端与服务器的连接已经建立成功SelectionKey.OP_READ —— 读就绪事件表示通道中已经有了可读的数据可以执行读操作了通道目前有数据可以进行读操作了SelectionKey.OP_WRITE —— 写就绪事件表示已经可以向通道写数据了通道目前可以用于写操作
示例代码
服务端实现步骤:
打开一个服务端通道绑定对应的端口号通道默认是阻塞的需要设置为非阻塞创建选择器将服务端通道注册到选择器上,并指定注册监听的事件为OP_ACCEPT检查选择器是否有事件获取事件集合判断事件是否是客户端连接事件SelectionKey.isAcceptable()得到客户端通道,并将通道注册到选择器上, 并指定监听事件为OP_READ判断是否是客户端读就绪事件SelectionKey.isReadable()得到客户端通道,读取数据到缓冲区给客户端回写数据从集合中删除对应的事件, 因为防止二次处理
代码实现:
package com.cys.nio.selector;import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;public class NIOSelectorServer {public static void main(String[] args) throws IOException {//1. 打开一个服务端通道ServerSocketChannel serverSocketChannel ServerSocketChannel.open();//2. 绑定对应的端口号serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(9999));//3. 通道默认是阻塞的需要设置为非阻塞serverSocketChannel.configureBlocking(false);//4. 创建选择器Selector selector Selector.open();//5. 将服务端通道注册到选择器上,并指定注册监听的事件为OP_ACCEPTserverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);System.out.println(服务端启动成功...);while (true) {//6. 检查选择器是否有事件int select selector.select(1000);if (select 0) {continue;}//7. 获取事件集合SetSelectionKey selectionKeys selector.selectedKeys();IteratorSelectionKey iterator selectionKeys.iterator();if (iterator.hasNext()) {SelectionKey key iterator.next();//8. 判断事件是否是客户端连接事件SelectionKey.isAcceptable()if (key.isAcceptable()) {//9. 得到客户端通道,并将通道注册到选择器上, 并指定监听事件为OP_READSocketChannel socketChannel serverSocketChannel.accept();System.out.println(客户端已连接...... socketChannel);//必须设置通道为非阻塞, 因为selector需要轮询监听每个通道的事件socketChannel.configureBlocking(false);//并指定监听事件为OP_READsocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);}//10. 判断是否是客户端读就绪事件SelectionKey.isReadable()if (key.isReadable()) {//11.得到客户端通道,读取数据到缓冲区SocketChannel socketChannel (SocketChannel) key.channel();ByteBuffer byteBuffer ByteBuffer.allocate(1024);int read socketChannel.read(byteBuffer);if (read 0) {System.out.println(客户端消息: new String(byteBuffer.array(), 0, read, StandardCharsets.UTF_8));//12.给客户端回写数据socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(收到.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));socketChannel.close();}}//13.从集合中删除对应的事件, 因为防止二次处理. iterator.remove();iterator.remove();}}}
}客户端不需要修改。
NIO 三大核心原理
一张图描述 NIO 的 Selector 、 Channel 和 Buffer 的关系 每个 channel 都会对应一个 Buffer Selector 对应一个线程 一个线程对应多个 channel(连接) 每个 channel 都注册到 Selector选择器上 Selector不断轮询查看Channel上的事件, 事件是通道Channel非常重要的概念 Selector 会根据不同的事件完成不同的处理操作 Buffer 就是一个内存块 底层是有一个数组 数据的读取写入是通过 Buffer BIO 中要么是输入流或者是输出流, 不能双向但是NIO 的 Buffer 是可以读也可以写 , channel 是双向的
Netty核心概念
Netty 介绍
原生 NIO 存在的问题 NIO 的类库和 API 繁杂使用麻烦需要熟练掌握 Selector、ServerSocketChannel、SocketChannel、ByteBuffer等。 需要具备其他的额外技能要熟悉 Java 多线程编程因为 NIO 编程涉及到 Reactor 模式你必须对多线程和网络编程非常熟悉才能编写出高质量的 NIO 程序。 开发工作量和难度都非常大例如客户端面临断连重连、网络闪断、半包读写、失败缓存、网络拥塞和异常流的处理等等。 JDK NIO 的 Bug臭名昭著的 Epoll Bug它会导致 Selector 空轮询最终导致 CPU 100%。直到JDK 1.7版本该问题仍旧存在没有被根本解决 在NIO中通过Selector的轮询当前是否有IO事件根据JDK NIO api描述Selector的select方 法会一直阻塞直到IO事件达到或超时但是在Linux平台上这里有时会出现问题在某些场 景下select方法会直接返回即使没有超时并且也没有IO事件到达这就是著名的epoll bug这是一个比较严重的bug它会导致线程陷入死循环会让CPU飙到100%极大地影 响系统的可靠性到目前为止JDK都没有完全解决这个问题。
Netty概述
Netty 是由 JBOSS 提供的一个 Java 开源框架。Netty 提供异步的、基于事件驱动的网络应用程序框架用以快速开发高性能、高可靠性的网络 IO 程序。 Netty 是一个基于 NIO 的网络编程框架使用Netty 可以帮助你快速、简单的开发出一 个网络应用相当于简化和流程化了 NIO 的开发过程。 作为当前最流行的 NIO 框架Netty 在互联网领域、大数据分布式计算领域、游戏行业、 通信行业等获得了广泛的应用知名的 Elasticsearch 、Dubbo 框架内部都采用了 Netty。 从图中就能看出 Netty 的强大之处零拷贝、可拓展事件模型支持 TCP、UDP、HTTP、WebSocket 等协议提供安全传输、压缩、大文件传输、编解码支持等等。
具备如下优点:
设计优雅提供阻塞和非阻塞的 Socket提供灵活可拓展的事件模型提供高度可定制的线程模型。具备更高的性能和更大的吞吐量使用零拷贝技术最小化不必要的内存复制减少资源的消耗。提供安全传输特性。支持多种主流协议预置多种编解码功能支持用户开发私有协议。
线程模型
基本介绍
不同的线程模式对程序的性能有很大影响在学习Netty线程模式之前首先讲解下 各个线程模式 最后看看 Netty 线程模型有什么优越性.目前存在的线程模型有 传统阻塞 I/O 服务模型 Reactor 模型 根据 Reactor 的数量和处理资源池线程的数量不同有 3 种典型的实现 单 Reactor 单线程单 Reactor 多线程主从 Reactor 多线程
传统阻塞 I/O 服务模
采用阻塞 IO 模式获取输入的数据, 每个连接都需要独立的线程完成数据的输入 , 业务处理和数据返回工作 存在问题:
当并发数很大就会创建大量的线程占用很大系统资源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 操作造成线程资源浪费
Reactor 模型
Reactor 模式通过一个或多个输入同时传递给服务处理器的模式 , 服务器端程序处理传入的多个请求,并将它们同步分派到相应的处理线程 因此 Reactor 模式也叫 Dispatcher模式。
Reactor 模式使用IO 复用监听事件, 收到事件后分发给某个线程(进程), 这点就是网络服务器高并发处理关键。
单Reactor单线程 特点
Selector是可以实现应用程序通过一个阻塞对象监听多路连接请求Reactor 对象通过 Selector监控客户端请求事件收到事件后通过 Dispatch 进行分发如果是建立连接请求事件则由 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Handler 会完成 Read→业务处理→Send 的完整业务流程
优点:
模型简单没有多线程、进程通信、竞争的问题全部都在一个线程中完成
缺点:
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时整个进程无法处理其他连接事件很容易导致性能瓶颈可靠性问题: 线程意外终止或者进入死循环会导致整个系统通信模块不可用不能接收和处理外部消息造成节点故障
单 Reactor多线程 特点
Reactor 对象通过 selector 监控客户端请求事件, 收到事件后通过 dispatch 进行分发如果建立连接请求, 则右 Acceptor 通过accept 处理连接请求如果不是连接请求则由 Reactor 分发调用连接对应的 handler 来处理handler 只负责响应事件不做具体的业务处理, 通过 read 读取数据后会分发给后面的worker 线程池的某个线程处理业务worker 线程池会分配独立线程完成真正的业务并将结果返回给 handlerhandler 收到响应后通过 send 将结果返回给 client
优点:
可以充分的利用多核 cpu 的处理能力
缺点:
多线程数据共享和访问比较复杂 Reactor 处理所有的事件的监听和响应在单线程运行 在高并发场景容易出现性能瓶颈
主从 Reactor 多线程 特点
Reactor 主线程 MainReactor 对象通过 select 监听客户端连接事件收到事件后通过Acceptor 处理客户端连接事件当 Acceptor 处理完客户端连接事件之后与客户端建立好 Socket 连接MainReactor 将连接分配给 SubReactor。即MainReactor 只负责监听客户端连接请求和客户端建立连接之后将连接交由 SubReactor 监听后面的 IO 事件。)SubReactor 将连接加入到自己的连接队列进行监听并创建 Handler 对各种事件进行处理当连接上有新事件发生的时候SubReactor 就会调用对应的 Handler 处理Handler 通过 read 从连接上读取请求数据将请求数据分发给 Worker 线程池进行业务处理Worker 线程池会分配独立线程来完成真正的业务处理并将处理结果返回给 HandlerHandler 通过 send 向客户端发送响应数据一个 MainReactor 可以对应多个 SubReactor即一个 MainReactor 线程可以对应多个SubReactor 线程
优点:
MainReactor 线程与 SubReactor 线程的数据交互简单职责明确MainReactor 线程只需要接收新连接SubReactor 线程完成后续的业务处理MainReactor 线程与 SubReactor 线程的数据交互简单 MainReactor 线程只需要把新连接传给 SubReactor 线程SubReactor 线程无需返回数据多个 SubReactor 线程能够应对更高的并发请求
缺点:
这种模式的缺点是编程复杂度较高。但是由于其优点明显在许多项目中被广泛使用包括Nginx、Memcached、Netty 等。这种模式也被叫做服务器的 1MN 线程模式即使用该模式开发的服务器包含一个或多个1 只是表示相对较少连接建立线程M 个 IO 线程N 个业务处理线程。这是业界成熟的服务器程序设计模式。
Netty线程模型
Netty 的设计主要基于主从 Reactor 多线程模式并做了一定的改进。
下面一步步看下Netty 线程模型的特点
简单版Netty模型 特点
BossGroup 线程维护 SelectorServerSocketChannel 注册到这个 Selector 上只关注连接建立请求事件主 Reactor当接收到来自客户端的连接建立请求事件的时候通过 ServerSocketChannel.accept 方法获得对应的 SocketChannel并封装成 NioSocketChannel 注册到 WorkerGroup 线程中的Selector每个 Selector 运行在一个线程中从 Reactor当 WorkerGroup 线程中的 Selector 监听到自己感兴趣的 IO 事件后就调用 Handler 进行处理
进阶版Netty模型 特点
BossGroup 和 WorkerGroup线程组下都可以有多个线程但是一般BossGroup就一个BossGroup 和 WorkerGroup 含有多个不断循环的执行事件处理的线程每个线程都包含一个 Selector用于监听注册在其上的 Channel每个 BossGroup 中的线程循环执行以下三个步骤 轮训注册在其上的 ServerSocketChannel 的 accept 事件OP_ACCEPT 事件处理 accept 事件与客户端建立连接生成一个 NioSocketChannel并将其注册到WorkerGroup 中某个线程上的 Selector 上再去依次循环处理任务队列中的下一个事件 每个 WorkerGroup 中的线程循环执行以下三个步骤 轮训注册在其上的 NioSocketChannel 的 read/write 事件OP_READ/OP_WRITE 事件在对应的 NioSocketChannel 上处理 read/write 事件再去依次循环处理任务队列中的下一个事件
详细版Netty模型 特点
Netty 抽象出两组线程池BossGroup 和 WorkerGroup也可以叫做BossNioEventLoopGroup 和 WorkerNioEventLoopGroup。每个线程池中都有NioEventLoop 线程。BossGroup 中的线程专门负责和客户端建立连接WorkerGroup 中的线程专门负责处理连接上的读写。BossGroup 和 WorkerGroup 的类型都是NioEventLoopGroupNioEventLoopGroup 相当于一个事件循环组这个组中含有多个事件循环每个事件循环就是一个 NioEventLoopNioEventLoop 表示一个不断循环的执行事件处理的线程每个 NioEventLoop 都包含一个Selector用于监听注册在其上的 Socket 网络连接ChannelNioEventLoopGroup 可以含有多个线程即可以含有多个 NioEventLoop每个 BossNioEventLoop 中循环执行以下三个步骤 select轮训注册在其上的 ServerSocketChannel 的 accept 事件OP_ACCEPT 事件processSelectedKeys处理 accept 事件与客户端建立连接生成一个NioSocketChannel并将其注册到某个 WorkerNioEventLoop 上的 Selector 上runAllTasks再去依次循环处理任务队列中的其他任务 每个 WorkerNioEventLoop 中循环执行以下三个步骤 select轮训注册在其上的 NioSocketChannel 的 read/write 事件OP_READ/OP_WRITE 事件processSelectedKeys在对应的 NioSocketChannel 上处理 read/write 事件runAllTasks再去以此循环处理任务队列中的其他任务 在以上两个processSelectedKeys步骤中会使用 Pipeline管道Pipeline 中引用了Channel即通过 Pipeline 可以获取到对应的 ChannelPipeline 中维护了很多的处理器拦截处理器、过滤处理器、自定义处理器等。
