Netty架构原理深度解析，必学框架！( 三 ) _Netty

篇幅关系，这里不再具体展开 Reactor 特性、优缺点比较，有兴趣的读者可以参考我之前另外一篇文章：《理解高性能网络模型》。
Netty 线程模型
Netty 主要基于主从 Reactors 多线程模型（如下图）做了一定的修改，其中主从 Reactor 多线程模型有多个 Reactor：
MainReactor 负责客户端的连接请求，并将请求转交给 SubReactor 。
SubReactor 负责相应通道的 IO 读写请求。
非 IO 请求（具体逻辑处理）的任务则会直接写入队列，等待 worker threads 进行处理。
这里引用 Doug Lee 大神的 Reactor 介绍：Scalable IO in Java 里面关于主从 Reactor 多线程模型的图：

文章插图

主从 Rreactor 多线程模型
特别说明的是：虽然 Netty 的线程模型基于主从 Reactor 多线程，借用了 MainReactor 和 SubReactor 的结构。但是实际实现上 SubReactor 和 Worker 线程在同一个线程池中：
EventLoopGroup bossGroup = newNioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workerGroup = newNioEventLoopGroup();
ServerBootstrap server= newServerBootstrap();
server.group(bossGroup, workerGroup)
.channel(NIOServerSocketChannel. class)
上面代码中的 bossGroup 和 workerGroup 是 Bootstrap 构造方法中传入的两个对象，这两个 group 均是线程池：
bossGroup 线程池则只是在 Bind 某个端口后，获得其中一个线程作为 MainReactor，专门处理端口的 Accept 事件，每个端口对应一个 Boss 线程。
workerGroup 线程池会被各个 SubReactor 和 Worker 线程充分利用。
异步处理
异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后，调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后，通过状态、通知和回调来通知调用者。
Netty 中的 I/O 操作是异步的，包括 Bind、Write、Connect 等操作会简单的返回一个 ChannelFuture 。
调用者并不能立刻获得结果，而是通过 Future-Listener 机制，用户可以方便的主动获取或者通过通知机制获得 IO 操作结果。
当 Future 对象刚刚创建时，处于非完成状态，调用者可以通过返回的 ChannelFuture 来获取操作执行的状态，注册监听函数来执行完成后的操作。
常见有如下操作：
通过 isDone 方法来判断当前操作是否完成。
通过 isSuccess 方法来判断已完成的当前操作是否成功。
通过 getCause 方法来获取已完成的当前操作失败的原因。
通过 isCancelled 方法来判断已完成的当前操作是否被取消。
通过 addListener 方法来注册监听器，当操作已完成(isDone 方法返回完成)，将会通知指定的监听器；如果 Future 对象已完成，则理解通知指定的监听器。
例如下面的代码中绑定端口是异步操作，当绑定操作处理完，将会调用相应的监听器处理逻辑。
serverBootstrap.bind(port).addListener(future -> {
if(future.isSuccess()) {
System.out. println( newDate() + ": 端口["+ port + "]绑定成功!");
} else{
System.err. println( "端口["+ port + "]绑定失败!");
}
});
相比传统阻塞 I/O，执行 I/O 操作后线程会被阻塞住, 直到操作完成；异步处理的好处是不会造成线程阻塞，线程在 I/O 操作期间可以执行别的程序，在高并发情形下会更稳定和更高的吞吐量。
Netty 架构设计
前面介绍完 Netty 相关一些理论，下面从功能特性、模块组件、运作过程来介绍 Netty 的架构设计。
功能特性

文章插图

Netty 功能特性如下：
传输服务，支持 BIO 和 NIO 。
容器集成，支持 OSGI、JBossMC、Spring、Guice 容器。
协议支持，HTTP、Protobuf、二进制、文本、WebSocket 等一系列常见协议都支持。还支持通过实行编码解码逻辑来实现自定义协议。
Core 核心，可扩展事件模型、通用通信 API、支持零拷贝的 ByteBuf 缓冲对象。
模块组件
Bootstrap、ServerBootstrap
Bootstrap 意思是引导，一个 Netty 应用通常由一个 Bootstrap 开始，主要作用是配置整个 Netty 程序，串联各个组件，Netty 中 Bootstrap 类是客户端程序的启动引导类，ServerBootstrap 是服务端启动引导类。
Future、ChannelFuture
正如前面介绍，在 Netty 中所有的 IO 操作都是异步的，不能立刻得知消息是否被正确处理。
但是可以过一会等它执行完成或者直接注册一个监听，具体的实现就是通过 Future 和 ChannelFutures，他们可以注册一个监听，当操作执行成功或失败时监听会自动触发注册的监听事件。