1.三种经典IO
- 阻塞同步IO（BIO）
- 非阻塞同步IO（NIO）
- 非阻塞异步IO（AIO）
详细可看：https://0522-isniceday.top/archives/ji-suan-ji-wang-luo--i-o-mo-xing#more
2.Netty对三种IO的支持
相关api如下：
3.Netty为什么仅仅支持NIO
4.三种IO分别采取的开发模式
其中NIO采取的就是我们下文所要详细讲述的Reactor模式
Thread-Per-Connection相当于就是为每一个连接分配一个线程去处理，但是这里会受到C10K的约束
代码如下：
package com.linwuee.netty.reactor;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
* @Auther: zhang_yx
* @Date: 2021/9/21 15:04
*/
public class ThreadPerConnection {
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Server()).start();
}
}
class Server implements Runnable{
@Override
public void run() {
try {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
while (!Thread.interrupted()){
//这里会阻塞
final Socket socket = serverSocket.accept();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getId());
//TODO 获得已连接套接字，去处理请求
}
}).start();
}
}catch (Exception e){
System.out.println(e);
}
}
}
5.NIO的三种Reactor模型的实现
5.1.Reactor是什么
Reactor可以看做一种设计模式，它要求主线程（IO处理单元）只负责监听文件描述符（fd）是否有事件发生，有的话就立即将该事件通知工作线程（handler）。主线程不做除了监听事件之外的任何操作，读写数据，客户端的请求等均在工作线程中完成。其中主线程往往是阻塞在某一个调用上，并监听。
其中Reactor模式，是处理并发IO比较常见的模式，使用同步非阻塞IO实现。其会将要处理的IO事件放到一个IO多路复用器中，同时主线程阻塞在该多路复用器（select、poll、epoll）上，直到有IO事件准备就绪了，多路解复用器从阻塞处返回，将准备好的IO事件分发到事件处理器（工作线程handler）中
Reactor是基于非阻塞同步IO+事件驱动技术（或+线程池）的一种并发模型
Reactor模式通过poll、epoll等IO分发技术实现的一个无限循环的事件分发程序。获取到一个已连接事件之后，会触发添加监听更多的读写事件
其中可总结为：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
其中事件如下，其中
- 客户端的套接字：连接、读、写事件
- 服务端的监听套接字：获得连接事件
- 服务端的已连接套接字：读、写事件
5.2.Reactor模型详细设计
- Handle：描述符，或者文件句柄，代表操作的资源，例如socketfd。其中会注册到
Synchronous Event Demultiplexer(同步事件多路解复用器)中，进行监听Handle上发生的事件，如：Connect，Read，Write，Close等事件（一个handle会有多个事件）；
- Synchronous Event Demultiplexer(同步事件多路解复用器)：该组件阻塞等待被监听的事件集，等待事件发生，一般使用IO复用技术实现，如select、poll、epoll；
- Reactor：类似于程序门面，持有Event Handler，包含注册、删除Event Handler，其中也持有了Synchronous Event Demultiplexer去执行事件的监听，然后根据发生事件的文件描述符和事件类型交给不同的Event Handler去处理
- Event Handler：事件处理器，处理具体的IO事件，对IO事件作出具体的响应
其中通过类图也大概能够看出流程很简单，大概如下：
- 注册Event Handler（如果是网络IO框架，这一步对应创建监听套接字，并且把监听套接字事件处理器注册到Reactor中），其实相当于创建Acceptor，单线程下的Reactor，多路复用器承担了Acceptor的职责
- Reactor调用多路复用器中的监听方法，阻塞获取handles（例如已连接套接字），此时可将handle关联Event Handler并注册入Reactor中，方便该handle产生事件时能够找到handler执行（所以也说handler是回调方法）
- 获得监听事件并将事件交给对应的Event Handler去执行（每个Handle都关联了一个Handler）
现在针对上述流程，也会产生一个问题，就是说当handler执行事件的处理逻辑时，会阻塞多路复用器中的监听方法，因此此时可将事件的处理丢入线程池中取异步执行。
5.3.Reactor模型的三种实现
上面我们说了，事件的再handler中的处理流程可能会阻塞多路复用器的调用，因此可将事件处理丢入线程池去异步执行
5.3.1.单线程版本的Reactor
上述我们所讲的Reactor流程就是单线程版本的实现，其中多路复用器承担了Acceptor的职责，大概流程如下：
- Accept接收新连接，把新连接IO读写事件注册到同步事件多路解复用器；
- 执行dispatch调用多路解复用器阻塞等待IO事件；
- 分发事件到特定的Handler中处理，测试会阻塞dispatch流程；
当描述符可读的时候，才会去执行read，想要往socket写数据的时候，统一先写到输出缓冲区，等到感知到可写事件的时候，再统一把输出缓冲区的数据写到网卡即可，从而避免了读和写的阻塞。
我们需要明白，多路复用器本质就是将往内核的多次IO操作，通过channel一次完成
单线程版本中的Handler处理会阻塞Reactor的Event Loop线程的IO轮训，为此，我们可以把Handler丢到单独的线程池中进行处理
5.3.2.主从版本的Reactor
单线程版本存在的问题主要是Reactor可能因为Event Handler处理速度太占用CPU时间，并且会阻塞dispatch流程，因此可能会影响连接套接字不能及时通过Reactor注册到Synchronous Event Demultiplexer中进行IO轮训
因此我们可以将监听套接字（handle）与已连接套接字（handle）交给不同的Reactor模型去监听，因此就有了主从模式
主Reactor线程只负责执行dispatch阻塞等待监听套接字的连接事件，当有套接字连接之后，随机选择一个Sub-Reactor，把已连接套接字的IO读写事件注册到选择的sub-Reactor线程中
Sub-Reactor线程负责阻塞等待已连接套接字的IO事件的到来，并且调用IO事件的Event Handler处理IO读写事件。这样就实现了IO的高效分发
但是，不管主从Reactor，其中内部对于事件的处理仍然会阻塞dispatch的执行，因此我们还有单线程+主从模式结合线程池的实现
5.3.3.单线程的Reactor+线程池（多线程）
在read到了数据之后，compute这些操作都是业务需要去处理的，因此可将这些内容交给线程池去具体执行，从而加快了时间处理速度
5.3.4.主从的Reactor+线程池（多线程）
同理
5.Netty关于Reactor的实现
我们始终需要明白，单线程，指的是针对socketfd具体事件的处理是单线程的，存在阻塞dispatch的情况