一、前言

　　在學(xué)習(xí)了ChannelHandler和ChannelPipeline的有關(guān)細節(jié)后，接著學(xué)習(xí)Netty的EventLoop和線程模型。

二、EventLoop和線程模型

　　2.1. 線程模型

　　線程池可通過緩存和復(fù)用已有線程來提高系統(tǒng)性能，基本的緩沖池模式可描述如下：

　　　　· 從池中空閑鏈表中選取線程，然后將其分配賦予給已提交的任務(wù)。

　　　　· 當(dāng)線程完成工作時，該線程又返回至空閑鏈表，可再進行復(fù)用。

　　該模式如下圖所示。

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　　池化和復(fù)用線程是針對每個任務(wù)都需要創(chuàng)建和銷毀線程的改進，但還是需要進行上下文切換，并且隨著線程數(shù)量的增加，其負擔(dān)也會增加。同時，在高并發(fā)下也會出現(xiàn)很多線程問題。

　　2.2. EventLoop接口

　　任何網(wǎng)絡(luò)框架的基本功能都是運行任務(wù)來處理在連接聲明周期中所發(fā)生的事件，相應(yīng)的編程結(jié)構(gòu)通常被稱為事件循環(huán)。事件循環(huán)的基本思想如下代碼所示，每個任務(wù)都是一個Runnable實例。　　

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while (!terminated) {
    List<Runnable> readyEvents = blockUntilEventsReady();    for (Runnable ev: readyEvents) {
        ev.run();
    }
}

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　　Netty的EventLoop是使用concurrency和networking兩個基本API的協(xié)作設(shè)計的一部分，Netty中的io.netty.util.concurrent 包基于JDK的java.util.concurrent包進行設(shè)計。另外，io.netty.channel包中的類也繼承它們，以便與其事件相關(guān)聯(lián)，具體繼承關(guān)系如下圖所示。

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　　在這個模型中，EventLoop由一個永不改變的線程驅(qū)動，任務(wù)（Runnable或Callable）可以直接提交給EventLoop的實現(xiàn)，以便立即執(zhí)行或有計劃地執(zhí)行。根據(jù)配置和可用內(nèi)核，可以創(chuàng)建多個EventLoops以優(yōu)化資源使用，并且可以為單個EventLoop分配服務(wù)多個通道。

　　事件和任務(wù)以FIFO的方式被執(zhí)行，這通過保證以正確的順序處理字節(jié)內(nèi)容來消除數(shù)據(jù)損壞的可能性。

　　1. Netty 4中的I/O和事件處理

　　由I/O操作觸發(fā)的事件流過具有一個或多個ChannelHandler的ChannelPipeline時，傳播這些事件的方法調(diào)用可以由ChannelHandler攔截，并根據(jù)需要進行處理，根據(jù)事件的不同，需要進行不同的處理，但事件處理邏輯必須具有通用性和靈活性，以處理所有可能的用例，因此，在Netty 4中，所有的I/O操作和事件都由已分配給EventLoop的線程處理。

　　2. Netty 3中的I/O處理

　　以前版本中使用的線程模型僅保證入站（上游）事件將在所謂的I/O線程中執(zhí)行，所有出站（下游）事件由調(diào)用線程處理，其需要在ChannelHandlers中仔細同步出站事件，因為不可能保證多個線程不會同時嘗試訪問出站事件。

　　2.3 任務(wù)調(diào)度

　　有時需要讓一個任務(wù)稍后（延遲）或定期執(zhí)行，一個常見的用例是向遠程對等體發(fā)送心跳消息，以檢查連接是否仍然存在。

　　1. JDK調(diào)度API

　　在Java 5之前，任務(wù)調(diào)度基于java.util.Timer構(gòu)建，其使用后臺線程，與標(biāo)準(zhǔn)線程具有相同的限制，隨后，Java提供了ScheduledExecutorService接口，如下代碼在60S后執(zhí)行任務(wù)。　　

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ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(10);
ScheduledFuture<?> future = executor.schedule(    new Runnable() {
        @Override        public void run() {
            System.out.println("60 seconds later");
        }
    }, 60, TimeUnit.SECONDS);
    
executor.shutdown();

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　　2. 使用EventLoop調(diào)度任務(wù)

　　ScheduledExecutorService實現(xiàn)有限制，如為管理池需要創(chuàng)建額外的線程，如果許多任務(wù)被調(diào)度，這可能會成為系統(tǒng)性能瓶頸。Netty通過使用Channel的EventLoop調(diào)度來解決這個問題，如下代碼所示?！　?/p>

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Channel ch = ...
ScheduledFuture<?> future = ch.eventLoop().schedule(    new Runnable() {
    @Override    public void run() {
        System.out.println("60 seconds later");
    }
}, 60, TimeUnit.SECONDS);

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　　60秒后，Runnable實例將由分配給該Channel的EventLoop執(zhí)行。若想每隔60S執(zhí)行任務(wù)，則需要做如下處理?！　?/p>

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Channel ch = ...
ScheduledFuture<?> future = ch.eventLoop().scheduleAtFixedRate(    new Runnable() {
    @Override    public void run() {
        System.out.println("Run every 60 seconds");
    }
}, 60, 60, TimeUnit.Seconds);

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　　因為EventLoop繼承ScheduledExecutorService，因此可以調(diào)用ScheduledExecutorService的所有方法。

　　2.4 實現(xiàn)細節(jié)

　　1. 線程管理

　　Netty的線程模型的優(yōu)越性能取決于確定當(dāng)前正在執(zhí)行的線程的身份，即是否為分配給當(dāng)前Channel及其EventLoop的線程。如果調(diào)用的是EventLoop的線程，那么直接執(zhí)行該代碼塊，否則，EventLoop調(diào)度一個任務(wù)以供稍后執(zhí)行，并將其放入內(nèi)部隊列中，當(dāng)處理下個事件時，會處理隊列中的事件，這解釋了任何線程為何可以直接與Channel交互，而不需要在ChannelHandler中同步。

　　每個EventLoop都有自己的任務(wù)隊列，與其他EventLoop獨立，下圖顯示了EventLoop的執(zhí)行邏輯。

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　　不要把長時間的任務(wù)放在執(zhí)行隊列中，因為它將阻止任何其他任務(wù)在同一個線程上執(zhí)行。如果必須進行阻塞調(diào)用或執(zhí)行長時間運行的任務(wù)，建議使用專用的EventExecutor。

　　2. EventLoop/線程的分配

　　為通道的I/O和事件提供服務(wù)的EventLoops包含在EventLoopGroup，EventLoops創(chuàng)建和分配的方式根據(jù)傳輸實現(xiàn)（異步和阻塞）而有所不同。

　　· 異步傳輸。只使用少量的EventLoopGroup，在當(dāng)前的模型中其在通道中共享。這允許通道由最小數(shù)量的線程提供服務(wù)，而不是為每個通道分配一個線程。下圖展示了包含三個EventLoop（每個EventLoop由一個線程驅(qū)動）的EventLoopGroup，EventLoopGroup創(chuàng)建時會直接分配EventLoops（及其線程），以確保它們在需要時可用，EventLoopGroup負責(zé)將EventLoop分配給每個新創(chuàng)建的通道，當(dāng)前的實現(xiàn)是使用循環(huán)方法實現(xiàn)均衡分配，相同的EventLoop可被分配給多個通道。

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　　一旦一個Channel被分配了一個EventLoop，它將在其生命周期中一直使用這個EventLoop（和相關(guān)聯(lián)的線程）。同時請注意EventLoop的分配對ThreadLocal影響，因為一個EventLoop通常驅(qū)動多個通道，多個通道的ThreadLocal也相同。

　　· 阻塞傳輸。OIO的實現(xiàn)與異步傳輸?shù)膶崿F(xiàn)大不相同，其如下圖所示。

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　　每個通道將會分配一個EventLoop（以及相關(guān)線程），Channel的IO事件將由獨立的線程處理。

三、總結(jié)

　　本篇博文講解了EventLoop及其線程模型，以及其與通道之間的關(guān)系，EventLoopGroup可對應(yīng)多個EventLoop，一個EventLoop對應(yīng)一個線程，一個EventLoop可對應(yīng)多個通道。也謝謝各位園友的觀看~

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作者：leesf    掌控之中，才會成功；掌控之外，注定失敗。 
出處：http://www.cnblogs.com/leesf456/ 
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