Netty逻辑架构

Netty 的逻辑处理架构为典型网络分层架构设计，网络通信层、事件调度层、服务编排层。

一、 网络通信层

        网络通信层的职责是执行网络 I/O 的操作。它支持多种网络协议和 I/O 模型的连接操作。当网络数据读取到内核缓冲区后，会触发网络事件，这些网络事件会分发给事件调度层进行处理。 

1.1 BootStrap&ServerBootStrap

       网络通信层的核心组件包含 BootStrap、ServerBootStrap、Channel 三个组件。一个为用于客户端引导的 Bootstrap，另一个为用于服务端引导的 ServerBootStrap，它们都继承自抽象类 AbstractBootstrap。

Boss 对应 Reactor 模型中的 MainReactor，Worker 对应 Reactor 模型的 SubReactor。

1.2 channel

        网络通信的载体, 提供基本的API 用于网络 I/O 操作，如 register、bind、connect、read、write、flush 等。有多种状态，如连接建立、连接注册、数据读写、连接销毁等。

1.3 总结

• BootStrap 和 ServerBootStrap 分别负责客户端和服务端的启动，它们是非常强大的辅助工具类，串联了 Netty 的系列核心组件；
• Channel 是网络通信的载体，提供了与底层 Socket 交互的能力。

二、事件调度层

        事件调度层的职责是通过 Reactor 线程模型对各类事件进行聚合处理，通过 Selector 主循环线程集成多种事件（ I/O 事件、信号事件、定时事件等），实际的业务处理逻辑是交由服务编排层中相关的 Handler 完成。

事件调度层的核心组件包括 EventLoopGroup、EventLoop。

2.1 EventLoopGroup & EventLoop

EventLoopGroup 本质是一个线程池，主要负责接收 I/O 请求，并分配线程执行处理请求。

EventLoopGroup 是一个线程池，我们发现它继承了 Executor 类，可以证明它是一个线程池。

EventLoop 是一个个线程，由 EventLoopGroup 负责分配 EventLoop 进行处理事件。

从上图中，我们可以总结出 EventLoopGroup、EventLoop、Channel 的几点关系。

1. 一个 EventLoopGroup 往往包含一个或者多个 EventLoop。EventLoop 用于处理 Channel 生命周期内的所有 I/O 事件，如 accept、connect、read、write 等 I/O 事件。
2. EventLoop 同一时间会与一个线程绑定，每个 EventLoop 负责处理多个 Channel。
3. 每新建一个 Channel，EventLoopGroup 会选择一个 EventLoop 与其绑定。该 Channel 在生命周期内都可以对 EventLoop 进行多次绑定和解绑。

NioEventLoopGroup 继承于 MultithreadEventLoopGroup，是基于 NIO 模型开发的，可以把 NioEventLoopGroup 理解为一个线程池，每个线程负责处理多个 Channel，而同一个 Channel 只会对应一个线程。EventLoopGroup 是 Netty 的核心处理引擎。

EventLoopGroup 和 Reactor 线程模型到底是什么关系呢？其实 EventLoopGroup 是 Netty Reactor 线程模型的具体实现方式，Netty 通过创建不同的 EventLoopGroup 参数配置，就可以支持 Reactor 的三种线程模型：

• 单线程模型：EventLoopGroup 只包含一个 EventLoop，Boss 和 Worker 使用同一个EventLoopGroup；
• 多线程模型：EventLoopGroup 包含多个 EventLoop，Boss 和 Worker 使用同一个EventLoopGroup；
• 主从多线程模型：EventLoopGroup 包含多个 EventLoop，Boss 是主 Reactor，Worker 是从 Reactor，它们分别使用不同的 EventLoopGroup，主 Reactor 负责新的网络连接 Channel 创建，然后把 Channel 注册到从 Reactor。

三、服务编排层

服务编排层的职责是负责组装各类服务，它是 Netty 的核心处理链，用以实现网络事件的动态编排和有序传播。 核心组件: ChannelPipeline、ChannelHandler、ChannelHandlerContext。

3.1 ChannelPipeline

        负责组装各种 ChannelHandler，数据的编解码以及加工处理操作都是由 ChannelHandler 完成的。ChannelPipeline是ChannelHandler的实例列表，内部形成双向链表将ChannelHandler链接在一起。当I/O事件触发时，Pipeline会依次调用Handler对channel数据进行处理。

  ChannelPipeline 是线程安全的，因为每一个新的 Channel 都会对应绑定一个新的 ChannelPipeline。一个 ChannelPipeline 关联一个 EventLoop，一个 EventLoop 仅绑定一个线程

ChannelPipeline 有入站 ChannelInboundHandler 和出站 ChannelOutboundHandler 两种处理器 

 客户端和服务端都有各自的 ChannelPipeline。以客户端为例，数据从客户端发向服务端，该过程称为出站，反之则称为入站。数据入站会由一系列 InBoundHandler 处理，然后再以相反方向的 OutBoundHandler 处理后完成出站。 编码 Encoder 是出站操作，解码 Decoder 是入站操作

3.2 ChannelHandler & ChannelHandlerContext

每创建一个 Channel 都会绑定一个新的 ChannelPipeline，ChannelPipeline 中每加入一个 ChannelHandler 都会绑定一个 ChannelHandlerContext。 

 ChannelHandlerContext是对ChannelHandler的一种封装，可以知道 ChannelPipeline 和 ChannelHandler 的关联关系。可以实现 ChannelHandler 之间的交互，ChannelHandlerContext 包含了 ChannelHandler 生命周期所有事件，如 connect、bind、read、flush、write、close 等。

四、组件关系梳理

• 服务端启动初始化时有 Boss EventLoopGroup 和 Worker EventLoopGroup 两个组件，其中 Boss 负责监听网络连接事件。当有新的网络连接事件到达时，则将 Channel 注册到 Worker EventLoopGroup。
• Worker EventLoopGroup 会被分配一个 EventLoop 负责处理该 Channel 的读写事件。每个 EventLoop 都是单线程的，通过 Selector 进行事件循环。
• 当客户端发起 I/O 读写事件时，服务端 EventLoop 会进行数据的读取，然后通过 Pipeline 触发各种监听器进行数据的加工处理。
• 客户端数据会被传递到 ChannelPipeline 的第一个 ChannelInboundHandler 中，数据处理完成后，将加工完成的数据传递给下一个 ChannelInboundHandler。
• 当数据写回客户端时，会将处理结果在 ChannelPipeline 的 ChannelOutboundHandler 中传播，最后到达客户端。

参考链接：Netty 的整体架构是怎样的？ - 掘金