netty的线程池-----揭示了使用两个线程池的原因

最新推荐文章于 2025-06-01 19:26:01 发布

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本文解析了Netty 5的线程模型，包括NioEventLoop和NioEventLoopGroup的概念，以及如何通过多个Selector处理大量连接。阐述了一个Channel绑定一个NioEventLoop的重要性，确保ChannelHandler的执行顺序。

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线程模型是Netty的核心设计，设计地很巧妙，之前项目中有一块处理并发的设计和Netty的Eventloop单线程设计类似，效果得到了实证。

Netty5的类层次结构和之前的版本变化很大，网上也有很多文章写Netty的线程模型，Reactor模式，比如这篇http://blog.youkuaiyun.com/xiaolang85/article/details/37873059，应该是引自《Netty权威指南》，写得比较全面，但是有几个关键的概念没讲清楚。

这篇文章只讲Netty5线程模型最重要的几个关键点

第一个概念是如何理解NioEventLoop和NioEventLoopGroup：NioEventLoop实际上就是工作线程，可以直接理解为一个线程。NioEventLoopGroup是一个线程池，线程池中的线程就是NioEventLoop。Netty设计这几个类的时候，层次结构挺复杂，反而让人迷惑。

还有一个让人迷惑的地方是，创建ServerBootstrap时，要传递两个NioEventLoopGroup线程池，一个叫bossGroup,一个叫workGroup。《Netty权威指南》里只说了bossGroup是用来处理TCP连接请求的，workGroup是来处理IO事件的。

这么说是没错，但是没说清楚bossGroup具体如何处理TCP请求的。实际上bossGroup中有多个NioEventLoop线程，每个NioEventLoop绑定一个端口，也就是说，如果程序只需要监听1个端口的话，bossGroup里面只需要有一个NioEventLoop线程就行了。

在上一篇文章介绍服务器端绑定的过程中，我们看到最后是NioServerSocketChannel封装的Java的ServerSocketChannel执行了绑定，并且执行accept()方法来创建客户端SocketChannel的连接。一个端口只需要一个NioServerSocketChannel即可。

[java]view plaincopy 
   
                 EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();  
         EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();  
         try {  
             ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();  
             b.group(bossGroup, workerGroup)  
                     .channel(NioServerSocketChannel.class)  
                     .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)  
                     .childHandler(new ChildChannelHandler());  
               
             ChannelFuture f = b.bind(port).sync();  
             f.channel().closeFuture().sync();  
         } finally {  
             bossGroup.shutdownGracefully();  
             workerGroup.shutdownGracefully();  
         }  
   
   
     protected MultithreadEventExecutorGroup(int nThreads, Executor executor, Object... args) {  
         if (nThreads <= 0) {  
             throw new IllegalArgumentException(String.format("nThreads: %d (expected: > 0)", nThreads));  
         }  
   
         if (executor == null) {  
             executor = new ThreadPerTaskExecutor(newDefaultThreadFactory());  
         }  
   
         children = new EventExecutor[nThreads];  
         for (int i = 0; i < nThreads; i ++) {  
             boolean success = false;  
             try {  
                 children[i] = newChild(executor, args);  
                 success = true;  
             } catch (Exception e) {  
                 // TODO: Think about if this is a good exception type  
                 throw new IllegalStateException("failed to create a child event loop", e);  
             } finally {  

第二个概念是每个NioEventLoop都绑定了一个Selector，所以在Netty5的线程模型中，是由多个Selecotr在监听IO就绪事件。而Channel注册到Selector。

举个例子，比如有100万个连接连到服务器端。平时的写法可能是1个Selector线程监听所有的IO就绪事件，1个Selector面对100万个连接(Channel)。

而如果使用了1000个NioEventLoop的线程池来说，1000个Selector面对100万个连接，每个Selector只需要关注1000个连接(Channel)

[java]view plaincopy 
   
 public final class NioEventLoop extends SingleThreadEventLoop {  
   
     
     /** 
      * The NIO {@link Selector}. 
      */  
     Selector selector;  
     private SelectedSelectionKeySet selectedKeys;  
   
     private final SelectorProvider provider;  

第三个概念是一个Channel绑定一个NioEventLoop，相当于一个连接绑定一个线程，这个连接所有的ChannelHandler都是在一个线程中执行的，避免的多线程干扰。更重要的是ChannelPipline链表必须严格按照顺序执行的。单线程的设计能够保证ChannelHandler的顺序执行。

[java]view plaincopy 
   
 public interface Channel extends AttributeMap, Comparable<Channel> {  
   
     /** 
      * Return the {@link EventLoop} this {@link Channel} was registered too. 
      */  
     EventLoop eventLoop();  

第四个概念是一个NioEventLoop的selector可以被多个Channel注册，也就是说多个Channel共享一个EventLoop。EventLoop的Selecctor对这些Channel进行检查。

这段代码展示了线程池如何给Channel分配EventLoop,是根据Channel个数取模

[java]view plaincopy 
   
  public EventExecutor next() {  
         return children[Math.abs(childIndex.getAndIncrement() % children.length)];  
     }  
   
 private void processSelectedKeysOptimized(SelectionKey[] selectedKeys) {  
         for (int i = 0;; i ++) {  
             // 逐个处理注册的Channel  
             final SelectionKey k = selectedKeys[i];  
             if (k == null) {  
                 break;  
             }  
   
             final Object a = k.attachment();  
   
             if (a instanceof AbstractNioChannel) {  
                 processSelectedKey(k, (AbstractNioChannel) a);  
             } else {  
                 @SuppressWarnings("unchecked")  
                 NioTask<SelectableChannel> task = (NioTask<SelectableChannel>) a;  
                 processSelectedKey(k, task);  
             }  
   
             if (needsToSelectAgain) {  
                 selectAgain();  
                 // Need to flip the optimized selectedKeys to get the right reference to the array  
                 // and reset the index to -1 which will then set to 0 on the for loop  
                 // to start over again.  
                 //  
                 // See https://github.com/netty/netty/issues/1523  
                 selectedKeys = this.selectedKeys.flip();  
                 i = -1;  
             }  
         }  
     }  

理解了这4个概念之后就对Netty5的线程模型有了清楚的认识：

在监听一个端口的情况下，一个NioEventLoop通过一个NioServerSocketChannel监听端口，处理TCP连接。后端多个工作线程NioEventLoop处理IO事件。每个Channel绑定一个NioEventLoop线程，1个NioEventLoop线程关联一个selector来为多个注册到它的Channel监听IO就绪事件。NioEventLoop是单线程执行，保证Channel的pipline在单线程中执行，保证了ChannelHandler的执行顺序。

下面这张图来之http://blog.youkuaiyun.com/xiaolang85/article/details/37873059，基本能说清楚。