Netty多线程处理机制

技术点描述

本文主要研究NioServerSocketChannelFactory类和NioDatagramChannelFactory类,

以及这两个类的各自作用。

由于基于pipelineFactory的线程池的配置已在前一节（Netty中execution包功能详解 ）中做了详细说明，而channelFactory中的线程池的配置并未做说明，本文档重点阐述channelFactory的线程池配置。NioServerSocketChannelFactory主要应用于TCP协议的数据处理，NioDatagramChannelFactory主要应用于UDP协议的数据处理。

实现方案

简单介绍一下实现该功能，使用了哪些技术或知识点

参考源码包

以下是对这两个类的具体说明以及相关类，重要的常用的方法的说明

NioServerSocketChannelFactory

此类常用于创建TCP的ServerBootstrap时作为构造方法的参数使用。

调用方式及设置如下：

1 ChannelFactory TCPCHANNEL_FACTORY = new NioServerSocketChannelFactory(
2 
3 Executors.newCachedThreadPool(), Executors.newCachedThreadPool());
4 
5 ServerBootstrap TCPSERVER_BOOTSTRAP = new ServerBootstrap(TCPCHANNEL_FACTORY);

基于NIO的用于创建服务器端channel的channelFactory，这个类利用非阻塞I/O模式引入NIO，这样可以有效地向多个并发连接提供Channel

线程的工作模式：

在此类中，有两种类型的线程，一种是boss线程，另一种是worker线程

Boss线程：

每个server服务器都会有一个boss线程，每绑定一个InetSocketAddress都会产生一个boss线程，比如：我们开启了两个服务器端口80和443，则我们会有两个boss线程。一个boss线程在端口绑定后，会接收传进来的连接，一旦连接接收成功，boss线程会指派一个worker线程处理连接。

Worker线程：

一个NioServerSocketChannelFactory会有一个或者多个worker线程。一个worker线程在非阻塞模式下为一个或多个Channels提供非阻塞读或写

线程的生命周期和优雅的关闭

在NioServerSocketChannelFactory被创建的时候，所有的线程都会从指定的Executors中获取。Boss线程从bossExecutor中获取，worker线程从workerExecutor中获取。因此，我们应该准确的指定Executors可以提供足够数量的线程，最好的选择就是指定一个cached线程池（It is the best bet to specify a cached thread pool）。

此处发现所有源码中的例子(example)中均设置为Executors.newCachedThreadPool()

Boss线程和worker线程都是懒加载，没有程序使用的时候要释放掉。当boss线程和worker线程释放掉的时候，所有的相关资源如Selector也要释放掉。因此，如果想要优雅的关闭一个服务，需要做一下事情：

对factory创建的channels执行解绑（unbind）操作
关闭所有的由解绑的channels处理的子channels（这两步目前通常通过ChannelGroup.close()来操作）
调用releaseExternalResources()方法

请确保在所有的channels都关闭前不要关闭executor，否则，会报RejectedExecutionException异常而且相关资源可能不会被释放掉。

在此类中，最关键的构造方法：

 1 public NioServerSocketChannelFactory(
 2 
 3 Executor bossExecutor, WorkerPool<NioWorker> workerPool) {
 4 
 5 if (bossExecutor == null) {
 6 
 7 throw new NullPointerException("bossExecutor");
 8 
 9 }
10 
11 if (workerPool == null) {
12 
13 throw new NullPointerException("workerPool");
14 
15 }
16 
17  
18 
19 this.bossExecutor = bossExecutor;
20 
21 this.workerPool = workerPool;
22 
23 sink = new NioServerSocketPipelineSink(workerPool);
24 
25 }

参数说明：

bossExecutor:默认推荐设置为Executors.newCachedThreadPool()

workerPool：可通过new NioWorkerPool(workerExecutor, workerCount, true)创建，workerExecutor默认推荐设置为Executors.newCachedThreadPool()，workerCount可设置为Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2（默认）

关于其中的NioWorkerPool类和NioServerSocketPipelineSink类，将在下文给予说明。

NioWorkerPool

此类的关键方法是super的AbstractNioWorkerPool，

构造方法：

1 AbstractNioWorkerPool(Executor workerExecutor, int workerCount, boolean allowShutDownOnIdle) {
2 
3 …
4 
5 }

参数说明：

workerExecutor：worker线程的Executor

workerCount：最多创建的worker线程数

allowShutDownOnldle：空闲时是否关闭线程

NioServerSocketPipelineSink

内部组件，传输服务的一个实现类，大多数情况下，不对用户开放。

NioDatagramChannelFactory

此类常用于创建UDP的ServerBootstrap时作为构造方法的参数使用。

调用方式及设置如下：

1 ChannelFactory UDPCHANNEL_FACTORY = new NioDatagramChannelFactory()
2 
3 ConnectionlessBootstrap UDPSERVER_BOOTSTRAP = new ConnectionlessBootstrap(UDPCHANNEL_FACTORY);

这个类利用非阻塞I/O模式引入NIO，这样可以有效地向多个并发连接提供Channel

此类仅有一种线程类型：worker线程。一个NioDatagramChannelFactory可创建一个或多个worker线程，一个worker线程在非阻塞模式下为一个或多个Channels提供非阻塞读或写

在NioDatagramChannelFactory被创建的时候，所有的线程都会从指定的Executors中获取

因此，我们应该准确的指定Executors可以提供足够数量的线程，最好的选择就是指定一个cached线程池（It is the best bet to specify a cached thread pool）。

所有的worker线程都是懒加载，没有程序使用的时候要释放掉。当worker线程释放掉的时候，所有的相关资源如Selector也要释放掉。因此，如果想要优雅的关闭一个服务，需要做一下事情：

通常通过ChannelGroup.close()来关闭所有的由此factory创建的channels

调用releaseExternalResources()方法

请确保在所有的channels都关闭前不要关闭executor，否则，会报RejectedExecutionException异常而且相关资源可能不会被释放掉。

不支持多播模式，如果需要多播模式支持，采用OioDatagramChannelFactory替代

以下是此类中的最重要的构造方法：

public NioDatagramChannelFactory(WorkerPool<NioDatagramWorker> workerPool, InternetProtocolFamily family) {

…

}

参数说明：

workerPool：参考NioServerSocketChannelFactory

family：网络协议系列，这个参数是为了UDP的多播模式的，此参数只在java7+版本才有效。默认为null，可通过StandardProtocolFamily.INET(Ipv4)或者StandardProtocolFamily.INET6(Ipv6)设置