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主题 : Java NIO Netty实现原理浅析
ceshi123 离线
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0  发表于: 2010-08-03 22:15

Java NIO Netty实现原理浅析

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 本文将主要分析Netty实现方面的东西,由于精力有限,本人并没有对其源码做了极细 致的研 究。如果下面的内容有错误或不严谨的地方,也请指正和谅解。对于Netty使用者来说,Netty提供了几个典型的example,并有详尽的API doc和guide doc,本文的一些内容及图示也来自于Netty的文档,特此致谢。

  1、总体结构



  先放上一张漂亮的Netty总体结构图,下面的内容也主要围绕该图上的一些核心功能做分析, 但对如Container Integration及Security Support等高级可选功能,本文不予分析。

  2、网络模型

  Netty是典型的Reactor模型结构,关于Reactor的详尽阐释,可参考POSA2,这里不做概念性的解释。而应用Java NIO构建Reactor模式,Doug Lea(就是那位让人无限景仰的大爷)在“Scalable IO in Java ”中给了很好的阐述。这里截取其PPT中经典的图例说明 Reactor模式的典型实现:

  1、这是最简单的单Reactor单线程模型。Reactor线程是个多面手,负责多路分离套接字,Accept新连接,并分派请求到处理器链中。 该模型 适用于处理器链中业务处理组件能快速完成的场景。不过,这种单线程模型不能充分利用多核资源,所以实际使用的不多。



  2、相比上一种模型,该模型在处理器链部分采用了多线程(线程池),也是后端程序常用的模型。



  3、 第三种模型比起第二种模型,是将Reactor分成两部分,mainReactor负责监听server socket,accept新连接,并将建立的socket分派给subReactor。subReactor负责多路分离已连接的socket,读写网 络数据,对业务处理功能,其扔给worker线程池完成。通常,subReactor个数上可与CPU个数等同。



  说完Reacotr模型的三种形式,那么Netty是哪种呢?其实,我还有一种Reactor模型的变种没说,那就是去掉线程池的第三种形式的变 种,这也 是Netty NIO的默认模式。在实现上,Netty中的Boss类充当mainReactor,NioWorker类充当subReactor(默认 NioWorker的个数是Runtime.getRuntime().availableProcessors())。在处理新来的请求 时,NioWorker读完已收到的数据到ChannelBuffer中,之后触发ChannelPipeline中的ChannelHandler流。

  Netty是事件驱动的,可以通过ChannelHandler链来控制执行流向。因为ChannelHandler链的执行过程是在 subReactor中同步的,所以如果业务处理handler耗时长,将严重影响可支持的并发数。这种模型适合于像Memcache这样的应用场景,但 对需要操作数据库或者和其他模块阻塞交互的系统就不是很合适。Netty的可扩展性非常好,而像ChannelHandler线程池化的需要,可以通过在 ChannelPipeline中添加Netty内置的ChannelHandler实现类–ExecutionHandler实现,对使用者来说只是 添加一行代码而已。对于ExecutionHandler需要的线程池模型,Netty提供了两种可 选:1) MemoryAwareThreadPoolExecutor 可控制Executor中待处理任务的上限(超过上限时,后续进来的任务将被阻 塞),并可控制单个Channel待处理任务的上限;2) OrderedMemoryAwareThreadPoolExecutor 是  MemoryAwareThreadPoolExecutor 的子类,它还可以保证同一Channel中处理的事件流的顺序性,这主要是控制事件在异步处 理模式下可能出现的错误的事件顺序,但它并不保证同一Channel中的事件都在一个线程中执行(通常也没必要)。一般来 说,OrderedMemoryAwareThreadPoolExecutor 是个很不错的选择,当然,如果有需要,也可以DIY一个。

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