Netty是一款高效的NIO框架和工具，基于Java NIO實現，Java NIO的Selector給Reactor模式提供了基礎，netty結合Selector和Reactor模式實現自身高效的線程模型。本文先對Reactor模式的多線程和主從模型進行簡單介紹，而后結合netty中的幾個重要組件對netty線程模型和工作流程進行簡單分析。這里可以參看李林鋒的文章。

多線程Reactor

與單線程不同的地方，在于多線程Reactor模型將監聽連接和連接的I/O操作放到了不同的線程里面，看下面的示意圖：

它的主要特點如下：

• 有專門的Acceptor線程用于監聽、接收客戶端的連接請求
• 網絡I/O的讀寫操作則由另外的線程池負責，包含一個任務隊列和多個線程
• 一個NIO線程可以處理多個鏈路，但每個鏈路只對應一個線程

大部分情況下，一個線程負責監聽和處理所有的客戶端都能滿足需要，但在特殊場景下，如并發量過高，或者在連接接入的時候需要進行安全認證等問題，單個Acceptor線程不足以滿足性能，這時候就需要主從Reactor模型。

主從多線程Reactor

服務端用于接收連接的不再是一個單獨的NIO線程，而是一個獨立的線程池：

工作流程：

• 從主線程池中選擇一個Reactor線程作為Acceptor線程，綁定監聽端口，接收客戶端連接
• 接收到連接請求后，將其注冊到主線程其他線程上，由它們負責接入認證等工作
• 鏈路建立完成后，就鏈路從主線程池的多路復用器上摘除，重新注冊到Sub線程池的NIO線程上，負責后續IO操作

netty的線程模型不是一成不變的，通過對啟動參數的配置，netty可以支持多種Reactor線程模型，最常用的是多線程模型。

下面說一下netty中幾個重要的組件。

Selector

Selector是Java NIO提供的多路復用器，負責配合操作系統的select/epoll操作將就緒的IO事件分離出來，落地為SelectionKey，我們可以將SelectionKey看做Reactor模式中的資源

EventLoop/EventLoopGroup

EventLoopGroup其實就是一個EventLoop線程組，netty中通常有多個EventLoop同時工作，每個EventLoop維護著一個Selector實例（類似單線程Reactor工作）。如果沒有顯式指定，默認每個EvenLoopGroup中的線程數為可用的CPU內核數*2。

通常每個netty服務端有兩個EventLoopGroup。

一個用作Acceptor線程池，負責處理客戶端的連接請求，通常一個服務端口對應一個EventLoop線程，根據實際需要配置線程組的線程數量。Acceptor線程通過不斷輪詢Selector上的Accept事件，將accept的SocketChannel交給另外一個EventLoop線程組。

另一個EventLoopGroup會根據線程組的順序next一個可用的EventLoop將這個SocketChannel注冊到其維護的Selector上，并處理其后續的I/O的事件。

ChannelPipleline

每個SocketChannel都有一個Pipleline實例，而每個Pipleline中維護了一個ChannelHandler鏈表隊列。Pipleline和ChannelHandler的關系類似servlet和filter過濾器的作用。EventLoop從Selector中分離出就緒的channel以后，會將它傳遞的消息傳輸到Pipleline中，通過ChannelHandler處理鏈進行層層處理，用戶可以在Handler中添加自己的業務邏輯。

ChannelPipleline中本身維護著兩個不可見的HeadHandler和TailHandler，head靠近網絡層，tail靠近用戶。netty中有兩類事件類型，inbound和outbound。inbound可以理解為從網絡數據外部流向內部，如讀取消息；outbound為網絡數據從內部流向外部，如寫消息。Pipleline會根據事件的類型， 自上而下或自下而上調用事件相關聯的ChannelHandler對消息進行處理。如讀取消息的時候會依次執行HeadHandler、ChannelHandler1...ChannelHandlerN、TailHandler。

寫在最后

通過以上幾個組件的作用，應該可以對netty的工作流程有個大體的認識。其實筆者接觸netty是從Vert.x開始的，netty可能更偏向網絡傳輸這個層面，一些RPC框架底層傳輸用的也是netty。

netty中還有其他要點，比如粘包拆包、緩沖區這些問題筆者還沒有認真研究過，待有時間再研究源碼吧，感嘆時間真不夠用啊！