简单深入理解高性能网络编程(Netty)中的Reactor模型(图文+代码)

2022-09-17 20:01:08

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定义

Reactor模型就是网络服务器用来处理高并发网络IO请求的一种编程模型。

传统网络交互方式

一般我们网络交互都是基于客户端服务端模式，然后就会有如下事件

当一个客户端和服务器要进行交互时，首先客户端会向服务端发送连接请求，和服务端建立连接。这就对应服务的的连接事件
无论客户端给服务端发送读或写请求，服务端都需要从客户端读取请求内容，所以这里读取客户端的请求内容就对应服务端的读事件
当连接建立完后，客户端会给服务器发送读请求，读取数据。服务端在处理读请求的时候后，需要向客户端返回(写)数据，这就对应了服务端的写事件

所以一般的网络请求就包含如上三种事件：连接事件、写事件、读事件

Reactor 模型组成

Reactor 模型中一般有三种角色。这三种角色分别与上面网络请求中的三种事件，即

Reactor -> 监听和分配事件
acceptor -> 连接事件
handler -> 读、写事件

本来看似只需要acceptor、handler这两种角色就可以对应三毛的三种事件，为什么会多出来了Reactor这个角色呢。因为在高并发场景中，连接事件、读写事件会同时发生，所以我们需要一个角色专门去监听和分配事件，这个职责就落到了reactor头上来了。下面图片就三者的关系

在理解了Reactor模型后，我们再来聊聊Netty中Reactor模型的实现

Netty中`Reactor`模型的实现

Reactor 单线程模式

		EventLoopGroup eventLoopGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
        serverBootstrap.group(eventLoopGroup);

可以看到从连接的建立，并创建handler来处理后续的各种业务时间，都是一个线程执行所有事情

缺点很明显:

在请求过多时，会无法支撑。因为只有一个线程，无法发挥多核CPU性能
一旦某个Handler发生阻塞，服务端就完全无法处理其他连接事件

非主从Reactor模式(单Reactor多线程模型)

		EventLoopGroup eventLoopGroup = new NioEventLoopGroup();
        ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
        serverBootstrap.group(eventLoopGroup);

这里与上面的Reactor 单线程模式相比，我们没有设置NioEventLoopGroup的线程数，如果跟源码会发现如果没有设置线程数默认是CPu核数的2倍的线程数

优点：

1. 使用了多线程去处理业务和连接，不会因为某个业务处理阻塞导致服务端无法处理请求

缺点：

1. 连接事件和业务处理没有分开，不够解耦
2. 可能因为业务的处理效率影响连接的处理

主从Reactor多线程模式

		EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
        serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup);

主从Reactor多线程模式中我们使用了两个NioEventLoopGroup线程池，将连接和业务处理分开了，用了一个专门的线程池去处理连接请求。这也就对应多Reactor多线程模型，也是目前最主流的使用方式

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