【Netty系列】Reactor 模式 1

目录

一、Reactor 模式的核心思想

二、Netty 中的 Reactor 模式实现

1. 服务端代码示例

2. 处理请求的 Handler

三、运行流程解析（结合 Reactor 模式）

四、关键点说明

五、与传统模型的对比

六、总结

Reactor 模式是 Netty 高性能的核心设计思想之一，它通过 事件驱动 和 异步非阻塞 I/O 实现高并发处理。

下面通过一个服务端处理多请求的例子，详细解释 Reactor 模式在 Netty 中的实现。

一、Reactor 模式的核心思想

Reactor 模式的核心是 分治：将网络连接的建立（Accept）与 I/O 读写（Read/Write）分离到不同的线程处理，避免单线程阻塞。

核心组件：

1. Reactor：监听事件（如连接请求），并将事件分发给对应的处理器。
2. Acceptor：处理新连接建立事件。
3. Handler：处理已建立连接的 I/O 读写事件。

在 Netty 中，Reactor 模式的实现体现为 主从多线程模型：

• 主 Reactor：负责处理连接建立（bossGroup）。
• 子 Reactor：负责处理 I/O 读写（workerGroup）。

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  二、Netty 中的 Reactor 模式实现

  1. 服务端代码示例

  以下是一个 Netty 服务端代码，演示如何接受多个客户端请求：

  
  （图片来源网络，侵删）

  public class ReactorServerExample {
      public static void main(String[] args) {
          // 主 Reactor（处理连接请求）
          EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);  // 1 个线程
          // 子 Reactor（处理 I/O 读写）
          EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); // 默认 CPU 核心数 * 2
          try {
              ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
              serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
                      .channel(NioServerSocketChannel.class)
                      .childHandler(new ChannelInitializer() {
                          @Override
                          protected void initChannel(SocketChannel ch) {
                              ch.pipeline().addLast(new ServerHandler());
                          }
                      });
              // 绑定端口并启动
              ChannelFuture future = serverBootstrap.bind(8080).sync();
              future.channel().closeFuture().sync();
          } catch (InterruptedException e) {
              e.printStackTrace();
          } finally {
              bossGroup.shutdownGracefully();
              workerGroup.shutdownGracefully();
          }
      }
  }

  2. 处理请求的 Handler

  public class ServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
      @Override
      public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
          // 处理客户端请求
          ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
          System.out.println("Received: " + buf.toString(CharsetUtil.UTF_8));
          ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("Hello Client!", CharsetUtil.UTF_8));
      }
      @Override
      public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
          cause.printStackTrace();
          ctx.close();
      }
  }

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  三、运行流程解析（结合 Reactor 模式）

  假设客户端 A 和 B 同时连接服务器：

  1. 主 Reactor（bossGroup）
  • • 主 Reactor 的 NioEventLoop 线程负责监听端口（如 8080）。
    • 当客户端 A 和 B 发起连接请求时，主 Reactor 的线程会 顺序处理这些连接请求。
    • 每接受一个新连接（accept 事件），主 Reactor 会将新连接的 Channel 注册到子 Reactor（workerGroup）中的一个 EventLoop。
      1. 子 Reactor（workerGroup）
      • • 子 Reactor 包含多个 EventLoop，每个 EventLoop 绑定一个线程。
        • 客户端 A 和 B 的 Channel 被分配到不同的 EventLoop（例如轮询分配）。
        • 当客户端发送数据时，子 Reactor 的线程负责处理读事件（channelRead），执行 ServerHandler 中的业务逻辑，并返回响应。

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          四、关键点说明

          1. 非阻塞 I/O
          • • 主 Reactor 和子 Reactor 均使用 NIO 的非阻塞模式，单线程可处理多个连接。
            • 例如：一个 EventLoop 线程可以处理多个 Channel 的 I/O 事件。
              1. 线程隔离
              • • 主 Reactor 的线程仅处理连接建立，避免 I/O 操作阻塞新连接的接收。
                • 子 Reactor 的线程专注于 I/O 读写，充分利用多核 CPU。
                  1. 事件驱动
                  • • 所有操作（连接、读、写）均由事件触发，避免轮询浪费资源。
                    • 例如：当数据到达时，Netty 自动触发 channelRead 事件。

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                      五、与传统模型的对比

                      模型 （图片来源网络，侵删）	线程开销	并发能力 （图片来源网络，侵删）	资源利用率
                      传统 BIO	每个连接一个线程	低（线程数受限）	低（线程阻塞）
                      Reactor 模式	固定线程池	高（单线程处理多连接）	高（非阻塞）

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                      六、总结

                      通过 Reactor 模式，Netty 实现了：

                      1. 高并发：单线程处理多连接，减少线程切换开销。
                      2. 低延迟：非阻塞 I/O 确保事件快速响应。
                      3. 易扩展：责任链模式（Pipeline）允许灵活添加业务逻辑。

                      在示例中，主 Reactor 处理连接，子 Reactor 处理 I/O，多个客户端请求被高效分发到不同线程，最终由 ServerHandler 处理业务逻辑。这就是 Netty 高性能的核心秘密！