Netty 中的通道和反应器

原创已于 2022-09-26 14:47:16 修改 · 611 阅读

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#java #服务器 #网络

于 2022-09-23 14:58:36 首次发布

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本文深入探讨了Netty中的通道概念，包括Socket描述符的分类，如连接监听类型和数据传输类型。NioServerSocketChannel作为父通道，用于接收客户端连接，而NioSocketChannel作为子通道处理数据传输。同时，介绍了AbstractChannel的parent属性，用于标识通道的层级关系。Netty的NioEventLoop作为单线程反应器，使用Selector监听和处理IO事件。EventLoopGroup则是一个多线程的反应器集群，负责新连接的监听和数据传输的处理。不同线程组分工明确，确保高效运行。

通道

1.1 Socket描述符

理论上来说，操作系统底层的socket描述符分为两类：

连接监听类型。连接监听类型的socket描述符，放在服务器端，它负责接收客户端的套接字连接；在服务器端，一个“连接监听类型”的socket描述符可以接受（Accept）成千上万的传输类的socket描述符。
传输数据类型。数据传输类的socket描述符负责传输数据。同一条TCP的Socket传输链路，在服务器和客户端，都分别会有一个与之相对应的数据传输类型的socket描述符。

1.2 父子通道

在Netty中，每一个NioSocketChannel通道所封装的是Java NIO通道，再往下就对应到了操作系统底层的socket描述符。
NioServerSocketChannel负责服务器连接监听和接收，也叫父通道（Parent Channel）。
对应于每一个接收到的NioSocketChannel传输类通道，也叫子通道（Child Channel）
父通道接受请求会创建一个子通道，对应socket 请求接受之后，fork()新建一个socket连接。
在这里插入图片描述

1.3 AbstractChannel

AbstractChannel内部有一个parent属性，表示通道的父通道。对于连接监听通道（如NioServerSocketChannel实例）来说，其父亲通道为null；而对于每一条传输通道（如NioSocketChannel实例），其parent属性的值为接收到该连接的服务器连接监听通道。

反应器

NioEventLoop

是一个单线程的反应器。

public final class NioEventLoop extends SingleThreadEventLoop {
/**
*The NIO {@link Selector}. 
*/

//通过select方法，选择器可以不断地选择通道中所发生操作的状态，返回注册过的感兴趣的那些IO事件
private Selector selector;//通道和选择器绑定之后就能获取感兴趣的事件了
private Selector unwrappedSelector;
private SelectedSelectionKeySet selectedKeys;

EventLoopGroup线程组

Netty的程序开发不会直接使用单个EventLoop线程，而是使用EventLoopGroup线程组。

Netty的EventLoopGroup线程组是一个多线程版本的反应器（Reactor）,多个EventLoop线程组成一个EventLoopGroup线程组。

结构

EventLoopGroup构造方法可以使用默认的，也可以指定线程数

/** * Create a new instance using the default number of threads, 
the default {@link ThreadFactory} and * the {@link SelectorProvider} which is returned by {@link 
SelectorProvider#provider()}. */public NioEventLoopGroup() {    this(0);}/** * Create a new instance using the specified number of 
threads, {@link ThreadFactory} and the * {@link SelectorProvider} which is returned by {@link 
SelectorProvider#provider()}. */public NioEventLoopGroup(int nThreads) {    this(nThreads, (Executor) null);}

默认的构造方法线程数，是cpu核心的2倍数

static {  
DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS = Math.max(1, 
SystemPropertyUtil.getInt("io.netty.eventLoopThreads", 
NettyRuntime.availableProcessors() * 2));   
if (logger.isDebugEnabled()) {       
logger.debug("-Dio.netty.eventLoopThreads: {}", 
DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS);  
}
}

负责新连接的监听和接受的EventLoopGroup线程组，查询父通道（NioServerSocketChannel）的IO事件，是否有新的连接请求过来。另一个EventLoopGroup线程组负责查询所有子通道（NioSocketChannel）的IO事件，并且执行Handler处理器中的业务处理——例如数据的输入和输出。