从零学Netty(五)Netty 组件 与 线程模型(概念)
Netty线程模型
Netty 主要基于主从Reactor多线程模型做了一定的改进,其中主从 Reactor 多线程模型有多个 Reactor
- Netty抽象出两组线程池 BossGroup 专门负责接收客户端的连接,WorkerGroup 专门负责网络的读写
- BossGroup 和 WorkerGroup 类型都是 NioEventLoopGroup
- NioEventLoopGroup 相当于一个事件循环组,这个组中含有多个事件循环,每一个事件循环是 NioEventLoop
- NioEventLoop 表示一个不断循环的执行处理任务的线程,每个NioEventLoop 都有一个selector , 用于监听绑定在其上的socket的网络通讯
- NioEventLoopGroup 可以有多个线程, 即可以含有多个NioEventLoop
- 每个Boss NioEventLoop 循环执行的步骤有3步
- 轮询accept 事件
- 处理accept 事件 , 与client建立连接 , 生成NioScocketChannel , 并将其注册到某个worker NIOEventLoop 上的 selector
处理任务队列的任务,即 runAllTasks
- 每个 Worker NIOEventLoop 循环执行的步骤
轮询read, write 事件
- 处理i/o事件,即read,write 事件,在对应NioScocketChannel 处理
处理任务队列的任务,即 runAllTasks
- 每个Worker NIOEventLoop 处理业务时,会使用pipeline(管道),pipeline中包含了 channel , 即通过pipeline 可以获取到对应通道,管道中维护了很多的处理器
异步模型
- 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组件在完成后,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
- Netty 的异步模型是建立在 future 和 callback 的之上的 callback 是回调
- Future核心思想:假设一个方法 fun,计算过程可能非常耗时,等待 fun返回显然不合适。那么可以在调用 fun 的时候,立马返回一个 Future,后续可以通过 Future去监控方法 fun 的处理过程(即:Future-Listener 机制)
Future-Listener 机制
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,则通知指定的监听器
Netty核心模块组件
Bootstrap与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与ChannelFuture
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
Channel
- Netty 网络通信的组件,能够用于执行网络 I/O 操作
- 通过Channel 可获得当前网络连接的通道的状态
- 通过Channel 可获得 网络连接的配置参数
- Channel 提供异步的网络 I/O 操作
- 调用立即返回一个 ChannelFuture 实例,通过注册监听器到 ChannelFuture 上,可以
- I/O 操作成功、失败或取消时回调通知调用方
- 支持关联 I/O 操作与对应的处理程序
常用的Channel 类型:
- NioSocketChannel,异步的客户端 TCP Socket 连接
- NioServerSocketChannel,异步的服务器端 TCP Socket 连接
- NioDatagramChannel,异步的 UDP 连接
- NioSctpChannel,异步的客户端 Sctp 连接
- NioSctpServerChannel,异步的 Sctp 服务器端连接,这些通道涵盖了UDP和TCP网络IO以及文件IO
Selector
- Netty 基于 Selector 对象实现 I/O 多路复用,通过 Selector 一个线程可以监听多个连接的 Channel 事件
- 当向一个 Selector 中注册 Channel 后,Selector 内部的机制就可以自动不断地查询 Select 这些注册的 Channel 是否有已就绪的 I/O 事件(例如可读,可写,网络连接完成等),这样程序就可以很简单地使用一个线程高效地管理多个 Channel
ChannelHandler及其实现类
- ChannelHandler 是一个接口,处理I/O事件或拦截I/O操作,并将其转发到其ChannelPipeline中的下一个处理程序
- ChannelHandler 本身并没有提供很多方法,因为这个接口有许多的方法需要实现,方便使用期间,可以继承它的子类
Pipeline 和 ChannelPipeline
- ChannelPipeline 是一个 Handler 的集合,它负责处理和拦截 inbound 或者 outbound 的事件和操作,相当于一个贯穿 Netty 的链
- ChannelPipeline 实现了一种高级形式的拦截过滤器模式,使用户可以完全控制事件的处理方式,以及 Channel 中各个的 ChannelHandler 如何相互交互
ChannelHandlerContext
- 保存 Channel 相关的所有上下文信息,同时关联一个 ChannelHandler 对象
- ChannelHandlerContext 中包含一个具体的事件处理器 ChannelHandler,同时ChannelHandlerContext中也绑定了对应的 pipeline 和 Channel 的信息,方便对ChannelHandler进行调用
ChannelOption
Netty 在创建 Channel 实例后,一般都需要设置 ChannelOption 参数
- ChannelOption.SO_BACKLOG 对应 TCP/IP 协议 listen 函数中的 backlog 参数,用来初始化服务器可连接队列大小
- ChannelOption.SO_KEEPALIVE 一直保持连接活动状态
EventLoopGroup 和其实现类 NioEventLoopGroup
EventLoopGroup 是一组 EventLoop 的抽象,Netty 为了更好的利用多核 CPU 资源, 一般会有多个 EventLoop 同时工作,每个 EventLoop 维护着一个 Selector 实例
EventLoopGroup 提供 next 接口,可以从组里面按照一定规则获取其中一个 EventLoop来处理任务,例如:BossEventLoopGroup 和 WorkerEventLoopGroup
通常一个服务端口即一个 ServerSocketChannel对应一个Selector 和一个EventLoop 线程
Unpooled
Netty 提供一个专门用来操作缓冲区(即Netty的数据容器)的工具类
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