Netty支持的Reactor网络模型

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本篇我们主要说一下Netty支持的Reactor网络模型，以及Netty本身是如何实现的。

Netty切换3种IO模式

3种经典的IO模式

我们常见的3中IO模式，可以类比生活中的例子：如吃饭的场景。阻塞IO：去食堂窗口打饭，首先要排好队，直到打完饭才能走；非阻塞IO：点单-等待被叫模式，也就是顾客先来到饭店，用手机/纸质菜单点完餐之后，会得到一个取餐号/取餐牌，然后等饭菜做好后，会有喇叭通知你去取餐；异步IO：这种可以类比包厢模式，当你点完菜之后，如果饭菜做好了，会有专门的服务员把才端上来，你直接实用即可。

当我们提到IO模式的时候，就会提到阻塞/非阻塞 和 同步/异步 这两种概念。对于阻塞/非阻塞而言：比如TCP连接没有数据传过来的时候，会阻塞等待直到有数据到来；当缓冲区写满的时候，会阻塞等待直到缓冲区可写。但是对于非阻塞而言，这些动作都是直接返回的，不会卡住调用线程的主流程操作。所以从本质上看，阻塞/非阻塞的差异就在于，如果事情没Ready等待或者不等待。

对于同步/异步而言，当数据Ready了之后，需要应用程序自己去读取，则就是同步。反之，当数据Ready了之后，首先由操作系统帮你读取到了内存，然后直接交付给应用程序使用，这就是异步。所以同步和异步的差异就在于，数据Ready了之后，读取到内存这个动作是不是由操作系统完成的，如果是则是异步，如果不是则是同步。

Netty对3种IO模式的支持

为何Netty仅支持NIO了？

从上面的表格可以看出，对于阻塞IO（OIO/BIO）Netty已经标记为过期，也就是不建议使用了。原因是因为，在高连接数的情况下，阻塞IO会导致消耗资源较高，效率低下。但是对于AIO也被标记为过期了，并且在后续的版本里可能会被移除，其原因有以下几点：

Windows平台实现成熟，但是很少用来做服务器

Linux常用来做服务器，但是AIO实现不够成熟

Linux系统AIO相比较NIO的性能提升不明显

为何Netty有多种NIO实现？

对于Netty而言，BIO和AIO已经不被推荐使用了。通用的NIO实现（Common）在Linux平台上使用的也是epoll，那么为什么还要单独为Linux单独做一套实现呢？具体原因如下：

Netty暴露了更多的可控参数，如：JDK的NIO默认实现是水平触发的，而Netty是边缘触发（默认）和水平触发可切换；Netty实现的垃圾回收更少，性能更高。

NIO一定优于BIO么？

BIO的实现代码相对简单一些，但是在连接少，并发低的场景下，BIO的性能不一定低于NIO。所以在不追求并发的场景下，可以考虑使用BIO。

Netty如何切换IO模式？

从代码实现的角度来看，Netty从NIO切换至OIO只需要将对应实现类的前缀换掉即可，如：NioEventLoopGroup -> OioEventLoopGroup、NioServerSocketChannel -> OioServerSocketChannel 即可。

至于为何可以直接切换实现类就达到切换IO模式，Netty底层使用的是 泛型 + 反射 + 工厂 的模式实现的。

Netty支持的3种Reactor

对于Reactor网络模型的介绍，可以参见《Kafka网络模型基础》。下面我们主要说一下Netty相关的实现。

Reactor网络模型的核心流程就是：注册感兴趣的事件 -> 扫描是否有感兴趣的事件发生 -> 事件发生后做出相应的处理。服务端和客户端的 Channel 可以处理的事件类型如下：


对于在Netty中，不同的网络模式的代码实现如下所示：

Reactor单线程模式

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

这里需要注意的的是 NioEventLoopGroup 指定了1个线程。

非主从Reactor多线程模式

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

主从Reactor多线程模式

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

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


参考：《Netty实战》、《极客时间：Netty源码剖析与实战》

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