文章目录
- Netty简介
- Netty结构
- Netty线程模型
- 服务端线程模型
- 客户端线程模型
- NioEventLoop
- Task
- Netty中的Channel
- 工作原理
- 线程
- ChannelPipeline和ChannelHandler
- ChannelHandlerContext
- ChannelHandler
Netty简介
Netty是一个提供异步事件驱动的网络应用框架，用以快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序。
换句话说，Netty是一个NIO框架，使用它可以简单快速地开发网络应用程序，比如客户端和服务端的协议。Netty大大简化了网络程序的开发过程比如TCP和UDP的 Socket的开发。
Netty结构
NioEventLoop采用串行化设计理念：
NioEventLoop线程池中有若干个NioEventLoop线程，每一个NioEventLoop线程串行执行Handler链；每当有一个客户端接入，从线程池中获取一个可用的NioEventLoop线程，当数组到达上限之后，从0开始（负载均衡）；每个客户端连接一个线程，这样保证了数据的安全性（避免多个线程同时访问）
Netty线程模型
- Acceptor中的NioEventLoop用于接收TCP连接，初始化参数
- I/O线程池中的NioEventLoop异步读取通信对端的数据报，发送读事件到channel
- 异步发送消息到对端，调用channel的消息发送接口
- 执行系统调用Task
- 执行定时Task
服务端线程模型
一种比较流行的做法是服务端监听线程和IO线程分离，类似于Reactor的多线程模型，它的工作原理图如下：
客户端线程模型
NioEventLoop
NioEventLoop是Netty的Reactor线程，它在Netty Reactor线程模型中的职责如下：
- 作为服务端Acceptor线程，负责处理客户端的请求接入
- 作为客户端Connecor线程，负责注册监听连接操作位，用于判断异步连接结果
- 作为IO线程，监听网络读操作位，负责从SocketChannel中读取报文
- 作为IO线程，负责向SocketChannel写入报文发送给对方，如果发生写半包，会自动注册监听写事件，用于后续继续发送半包数据，直到数据全部发送完成
如下图，是一个NioEventLoop的处理链：
- 处理链中的处理方法是串行化执行的
- 一个客户端连接只注册到一个NioEventLoop上，避免了多个IO线程并发操作
Task
Netty Reactor线程模型中有两种Task:系统Task和定时Task
- 系统Task:创建它们的主要原因是，当IO线程和用户线程都在操作同一个资源时，为了防止并发操作时锁的竞争问题，将用户线程封装为一个Task，在IO线程负责执行，实现局部无锁化
- 定时Task：主要用于监控和检查等定时动作
基于以上原因，NioEventLoop不是一个纯粹的IO线程，它还会负责用户线程的调度
参考：
IO多路复用之select、poll、epoll详解：
Netty中的Channel
Channel是Netty的核心概念之一，它是Netty网络通信的主体，由它负责同对端进行网络通信、注册和数据操作等功能。
工作原理
如上图所示：
1.一旦用户端连接成功，将新建一个channel同该用户端进行绑定
2.channel从EventLoopGroup获得一个EventLoop，并注册到该EventLoop，channel生命周期内都和该EventLoop在一起（注册时获得selectionKey）
3.channel同用户端进行网络连接、关闭和读写，生成相对应的event（改变selectinKey信息），触发eventloop调度线程进行执行
4.如果是读事件，执行线程调度pipeline来处理用户业务逻辑
线程
多个channel可以注册到一个eventloop上，所有的操作都是顺序执行的，eventloop会依据channel的事件调用channel的方法进行相关操作，每个channel的操作和处理在eventloop中都是顺序的，如下图：
ChannelPipeline和ChannelHandler
ChannelPipeline和ChannelHandler用于channel事件的拦截和处理，Netty使用类似责任链的模式来设计ChannelPipeline和ChannelHandler
ChannelPipeline相当于ChannelHandler的容器，channel事件消息在ChannelPipeline中流动和传播，相应的事件能够被ChannelHandler拦截处理、传递、忽略或者终止，如下图所示：
ChannelHandlerContext
每个ChannelHandler 被添加到ChannelPipeline 后，都会创建一个ChannelHandlerContext 并与之创建的ChannelHandler 关联绑定。如下图：
ChannelHandler通过ChannelHandlerContext来操作channel和channelpipeline
ChannelHandler
ChannelHandler负责I/O事件或者I/O操作进行拦截和处理，用户可以通过ChannelHandlerAdapter来选择性的实现自己感兴趣的事件拦截和处理。
由于Channel只负责实际的I/O操作，因此数据的编解码和实际处理都需要通过ChannelHandler进行处理。
注：
ChannelPipeline是线程安全的，多个业务线程可以并发的操作ChannelPipeline；ChannelHandler不是线程安全的，用户需要自己保重ChannelHandler的线程安全
