线程模型基本介绍
不同的线程模式，对程序的性能有很大影响，为了搞清Netty线程模式，我们来系统的讲解下各个线程模式，最后看看 Netty 线程模型有什么优越性.
目前存在的线程模型有:
- 传统阻塞 I/O 服务模型
- Reactor 模式
根据 Reactor 的数量和处理资源池线程的数量不同，有 3 种典型的实现
- 单 Reactor 单线程
- 单 Reactor 多线程
- 主从 Reactor 多线程
Netty 线程模式(Netty 主要基于主从 Reactor 多线程模型做了一定的改进，其中主从 Reactor 多线程模型有多个 Reactor)
传统阻塞 I/O 服务模型
黄色的框表示对象，蓝色的框表示线程。白色的框表示方法(API)
模型特点
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采用阻塞IO模式获取输入的数据
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每个连接都需要独立的线程完成数据的输入，业务处理,数据返回
问题分析
- 当并发数很大，就会创建大量的线程，占用很大系统资源 。
- 连接创建后，如果当前线程暂时没有数据可读，该线程会阻塞在
read操作，造成线程资源浪费。
Reactor模式
Reactor 对应的叫法: 1. 反应器模式 2. 分发者模式(Dispatcher) 3. 通知者模式(notifier)
针对传统阻塞 I/O 服务模型的 2 个缺点，解决方案:
- 基于 I/O 复用模型:多个连接共用一个阻塞对象，应用程序只需要在一个阻塞对象等待，无需阻塞等待所有连接。当某个连接有新的数据可以处理时，操作系统通知应用程序，线程从阻塞状态返回，开始进行业务处理。
- 基于线程池复用线程资源:不必再为每个连接创建线程，将连接完成后的业务处理任务分配给线程进行处理，一个线程可以处理多个连接的业务。
I/O 复用结合线程池，就是 Reactor 模式基本设计思想，如图
对上图说明:
- Reactor 模式，通过一个或多个输入同时传递给服务处理器的模式(基于事件驱动)
- 服务器端程序处理传入的多个请求,并将它们同步分派到相应的处理线程，因此Reactor模式也叫Dispatcher 模式
- Reactor 模式使用 IO 复用监听事件, 收到事件后，分发给某个线程(进程), 这点就是网络服务器高并发处理关键。
Reactor 模式中核心组成
- Reactor:Reactor 在一个单独的线程中运行，负责监听和分发事件，分发给适当的处理程序来对 IO 事件做出 反应。 它就像公司的电话接线员，它接听来自客户的电话并将线路转移到适当的联系人;
- Handlers:处理程序执行 I/O 事件要完成的实际事件，类似于客户想要与之交谈的公司中的实际官员。Reactor 通过调度适当的处理程序来响应 I/O 事件，处理程序执行非阻塞操作。
根据 Reactor 的数量和处理资源池线程的数量不同，有 3 种典型的实现
- 单 Reactor 单线程
- 单 Reactor 多线程
- 主从 Reactor 多线程
单Reactor 单线程
- Select 是前面 I/O 复用模型介绍的标准网络编程 API，可以实现应用程序通过一个阻塞对象监听多路连接请求
- Reactor 对象通过 Select 监控客户端请求事件，收到事件后通过 Dispatch 进行分发
- 如果是建立连接请求事件，则由 Acceptor 通过 Accept 处理连接请求，然后创建一个 Handler 对象处理连接完成后的后续业务处理
- 如果不是建立连接事件，则 Reactor 会分发调用连接对应的 Handler 来响应
- Handler 会完成 Read→业务处理→Send 的完整业务流程
结合实例:服务器端用一个线程通过多路复用搞定所有的 IO 操作(包括连接，读、写等)，编码简单，清晰明了， 但是如果客户端连接数量较多，将无法支撑，前面的 NIO 案例就属于这种模型。
方案优缺点分析：
优点:模型简单，没有多线程、进程通信、竞争的问题，全部都在一个线程中完成
缺点:性能问题，只有一个线程，无法完全发挥多核 CPU 的性能。Handler 在处理某个连接上的业务时，整个进程无法处理其他连接事件，很容易导致性能瓶颈
缺点:可靠性问题，线程意外终止，或者进入死循环，会导致整个系统通信模块不可用，不能接收和处理外部消息，造成节点故障。
使用场景:客户端的数量有限，业务处理非常快速，比如 Redis 在业务处理的时间复杂度 O(1) 的情况
单Reactor 多线程
方案说明：
- Reactor 对象通过 Select 监控客户端请求事件，收到事件后通过 Dispatch 进行分发。
- 如果是建立连接请求事件，则由 Acceptor 通过 Accept 处理连接请求，然后创建一个 Handler 对象处理连接完成后续的各种事件。
- 如果不是建立连接事件，则 Reactor 会分发调用连接对应的 Handler 来响应。
- Handler 只负责响应事件，不做具体业务处理，通过 Read 读取数据后，会分发给后面的 Worker 线程池进行业务处理。
- Worker 线程池会分配独立的线程完成真正的业务处理，如何将响应结果发给 Handler 进行处理。
- Handler 收到响应结果后通过 Send 将响应结果返回给 Client。
**优点：**可以充分利用多核 CPU 的处理能力。
**缺点：**多线程数据共享和访问比较复杂；Reactor 承担所有事件的监听和响应，在单线程中运行，高并发场景下容易成为性能瓶颈。
主从Reactor 多线程
针对单 Reactor 多线程模型中，Reactor 在单线程中运行，高并发场景下容易成为性能瓶颈，可以让 Reactor 在多线程中运行。
图中的Reactor子线程是有多个的。（没画出来）
方案说明：
- Reactor 主线程 MainReactor 对象通过 Select 监控建立连接事件，收到事件后通过 Acceptor 接收，处理建立连接事件。
- Acceptor 处理建立连接事件后，MainReactor 将连接分配 Reactor 子线程给 SubReactor 进行处理。
- SubReactor 将连接加入连接队列进行监听，并创建一个 Handler 用于处理各种连接事件。
- 当有新的事件发生时，SubReactor 会调用连接对应的 Handler 进行响应。
- Handler 通过 Read 读取数据后，会分发给后面的 Worker 线程池进行业务处理。
- Worker 线程池会分配独立的线程完成真正的业务处理，如何将响应结果发给 Handler 进行处理。
- Handler 收到响应结果后通过 Send 将响应结果返回给 Client。
**优点：**父线程与子线程的数据交互简单职责明确，父线程只需要接收新连接，子线程完成后续的业务处理。
父线程与子线程的数据交互简单，Reactor 主线程只需要把新连接传给子线程，子线程无需返回数据。
这种模型在许多项目中广泛使用，包括 Nginx 主从 Reactor 多进程模型，Memcached 主从多线程，Netty 主从多线程模型的支持。
3 种模式可以用个比喻来理解：餐厅常常雇佣接待员负责迎接顾客，当顾客入坐后，侍应生专门为这张桌子服务。
- 单 Reactor 单线程，接待员和侍应生是同一个人，全程为顾客服务。
- 单 Reactor 多线程，1 个接待员，多个侍应生，接待员只负责接待。
- 主从 Reactor 多线程，多个接待员，多个侍应生。
Reactor 模式具有如下的优点：
- 响应快，不必为单个同步时间所阻塞，虽然 Reactor 本身依然是同步的。
- 编程相对简单，可以最大程度的避免复杂的多线程及同步问题，并且避免了多线程/进程的切换开销。
- 可扩展性，可以方便的通过增加 Reactor 实例个数来充分利用 CPU 资源。
- 可复用性，Reactor 模型本身与具体事件处理逻辑无关，具有很高的复用性。
Netty模型
简单版
Netty 主要基于主从 Reactors 多线程模型(如图)做了一定的改进，其中主从 Reactor 多线程模型有多个 Reactor。
- BossGroup 线程维护 Selector , 只关注 Accecpt
- 当接收到Accept事件，获取到对应的SocketChannel,封装成NIOScoketChannel并注册到Worker线程(事件循环), 并进行维护
- 当Worker线程监听到selector中通道发生自己感兴趣的事件后，就进行处理(就由handler)，注意handler已经加入到通道。
进阶版
详细版
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Netty 抽象出两组线程池BossGroup专门负责接收客户端的连接, WorkerGroup 专门负责网络的读写
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BossGroup 和 WorkerGroup 类型都是
NioEventLoopGroup -
NioEventLoopGroup 相当于一个事件循环组, 这个组中含有多个事件循环 ，每一个事件循环是NioEventLoop
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NioEventLoop 表示一个不断循环的执行处理任务的线程， 每个 NioEventLoop 都有一个 selector , 用于监听绑定在其上的 socket 的网络通讯
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NioEventLoopGroup 可以有多个线程, 即可以含有多个 NioEventLoop
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每个BossNioEventLoop循环执行的步骤有3步
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轮询 accept 事件
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处理 accept 事件 , 与 client 建立连接 , 生成 NioScocketChannel , 并将其注册到某个 worker NIOEventLoop 上的 selector。
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处理任务队列的任务 ， 即 runAllTasks
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每个 Worker NIOEventLoop 循环执行的步骤
- 轮询 read, write 事件
- 处理 i/o 事件， 即 read , write 事件，在对应 NioScocketChannel 处理
- 处理任务队列的任务 ， 即 runAllTasks
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每个Worker NIOEventLoop 处理业务时，会使用pipeline(管道), pipeline 中包含了 channel , 即通过pipeline 可以获取到对应通道, 管道中维护了很多的处理器。
