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彻底搞懂 Netty 线程模型( 三 )

Netty


ChannelNetty 网络通信的组件，能够用于执行网络 I/O 操作 。Channel 为用户提供：

  1. 当前网络连接的通道的状态（例如是否打开？是否已连接？）
  2. 网络连接的配置参数 （例如接收缓冲区大小）
  3. 提供异步的网络 I/O 操作(如建立连接，读写，绑定端口)，异步调用意味着任何 I/O 调用都将立即返回，并且不保证在调用结束时所请求的 I/O 操作已完成 。
  4. 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 。
  5. 支持关联 I/O 操作与对应的处理程序 。不同协议、不同的阻塞类型的连接都有不同的Channel 类型与之对应 。下面是一些常用的 Channel 类型：
NioSocketChannel，异步的客户端 TCP Socket 连接 。（最常用）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 。SelectorNetty 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。
NioEventLoopNioEventLoop 中维护了一个线程和任务队列，支持异步提交执行任务，线程启动时会调用 NioEventLoop 的 run 方法，执行 I/O 任务和非 I/O 任务：
  1. I/O 任务即 selectionKey 中 ready 的事件，如 accept、connect、read、write 等，由 processSelectedKeys 方法触发 。
  2. 非 IO 任务，添加到 taskQueue 中的任务，如 register0、bind0 等任务，由 runAllTasks 方法触发 。
NioEventLoopGroupNioEventLoopGroup，主要管理 eventLoop 的生命周期，可以理解为一个线程池，内部维护了一组线程，每个线程(NioEventLoop)负责处理多个 Channel 上的事件，而一个 Channel 只对应于一个线程 。
ChannelHandlerChannelHandler 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(业务处理链)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：
ChannelInboundHandler 用于处理入站 I/O 事件ChannelOutboundHandler 用于处理出站 I/O 操作或者使用以下适配器类：
ChannelInboundHandlerAdapter 用于处理入站 I/O 事件 。ChannelOutboundHandlerAdapter 用于处理出站 I/O 操作 。ChannelHandlerContext保存 Channel 相关的所有上下文信息，同时关联一个 ChannelHandler 对象 。
ChannelPipline保存 ChannelHandler 的 List，用于处理或拦截 Channel 的入站事件和出站操作 。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 。在 Netty 中每个 Channel 都有且仅有一个 ChannelPipeline 与之对应，它们的组成关系如下：
彻底搞懂 Netty 线程模型

文章插图
 
一个 Channel 包含了一个 ChannelPipeline，而 ChannelPipeline 中又维护了一个由 ChannelHandlerContext 组成的双向链表，并且每个 ChannelHandlerContext 中又关联着一个 ChannelHandler 。read事件(入站事件)和write事件(出站事件)在一个双向链表中，入站事件会从链表 head 往后传递到最后一个入站的 handler，出站事件会从链表 tail 往前传递到最前一个出站的 handler，两种类型的 handler 互不干扰 。
Netty通讯示例Netty的maven依赖
<dependencies> <dependency>  <groupId>io.netty</groupId>        <artifactId>netty-all</artifactId>        <version>4.1.52.Final</version>    </dependency></dependencies>服务端代码package com.niuh.netty.base;import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;import io.netty.channel.ChannelFuture;import io.netty.channel.ChannelInitializer;import io.netty.channel.ChannelOption;import io.netty.channel.EventLoopGroup;import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;import io.netty.channel.socket.SocketChannel;import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;public class NettyServer {    public static void main(String[] args) throws Exception {        //创建两个线程组bossGroup和workerGroup, 含有的子线程NioEventLoop的个数默认为cpu核数的两倍        // bossGroup只是处理连接请求 ,真正的和客户端业务处理，会交给workerGroup完成        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();        try {            //创建服务器端的启动对象            ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();            //使用链式编程来配置参数            bootstrap.group(bossGroup, workerGroup) //设置两个线程组                    .channel(NioServerSocketChannel.class) //使用NioServerSocketChannel作为服务器的通道实现                    // 初始化服务器连接队列大小，服务端处理客户端连接请求是顺序处理的,所以同一时间只能处理一个客户端连接 。                    // 多个客户端同时来的时候,服务端将不能处理的客户端连接请求放在队列中等待处理                    .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {//创建通道初始化对象，设置初始化参数                        @Override                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {                            //对workerGroup的SocketChannel设置处理器                            ch.pipeline().addLast(new NettyServerHandler());                        }                    });            System.out.println("netty server start 。。");            //绑定一个端口并且同步, 生成了一个ChannelFuture异步对象，通过isDone()等方法可以判断异步事件的执行情况            //启动服务器(并绑定端口)，bind是异步操作，sync方法是等待异步操作执行完毕            ChannelFuture cf = bootstrap.bind(9000).sync();            //给cf注册监听器，监听我们关心的事件            /*cf.addListener(new ChannelFutureListener() {                @Override                public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {                    if (cf.isSuccess()) {                        System.out.println("监听端口9000成功");                    } else {                        System.out.println("监听端口9000失败");                    }                }            });*/            //对通道关闭进行监听，closeFuture是异步操作，监听通道关闭            // 通过sync方法同步等待通道关闭处理完毕，这里会阻塞等待通道关闭完成            cf.channel().closeFuture().sync();        } finally {            bossGroup.shutdownGracefully();            workerGroup.shutdownGracefully();        }    }}


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