【Netty篇】EventLoopGroup 与 EventLoop 详解

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- 开场白：话说 Netty 江湖
- 第一段：EventLoopGroup——“包工头”的角色
- 第二段：EventLoop——“身怀绝技的工人”
- 第三段：EventLoop 如何处理 I/O 事件、普通任务和定时任务
- 第四段：Handler 执行中如何换人？
- 总结：EventLoop 和 EventLoopGroup 的关系

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接下来，咱们这就来一场 Netty 的“相声大会”，主角就是 EventLoop 和 EventLoopGroup 这俩活宝！保证你听完之后，不仅能明白它们是干啥的，还能自己上手耍两把。😎

开场白：话说 Netty 江湖

话说这 Netty 江湖，高手如云，但要说最核心的，还得是 EventLoop 和 EventLoopGroup 这哥俩。它们就像是 Netty 的“心脏”和“大脑”，负责处理各种“江湖事务”，让 Netty 这个“武林高手”能轻松应对各种挑战。💪

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第一段：EventLoopGroup——“包工头”的角色

EventLoopGroup 是啥？

你可以把 EventLoopGroup 想象成一个“包工头”，它手底下管着一群“工人”，也就是 EventLoop。它的主要职责是：
- 招兵买马： 创建并管理 EventLoop。 🐴
- 分配任务： 接收各种“任务”（比如客户端连接、数据读写），然后把这些任务分配给手下的 EventLoop 去处理。 📝
- 统筹全局： 负责整个线程池的生命周期管理，比如启动、关闭等等。 💼
EventLoopGroup 的种类

Netty 提供了两种常用的 EventLoopGroup(当然还有很多其他的，这里就不举例了)：
- NioEventLoopGroup： 这是最常用的，基于 NIO（Non-blocking I/O）实现，适合处理高并发的网络应用。你可以把它想象成一群“身手敏捷的忍者”，擅长处理各种异步 I/O 事件。
- EpollEventLoopGroup： 在 Linux 系统上，如果安装了 epoll，可以使用这个，性能更好。你可以把它想象成“开了外挂的忍者”，速度更快，效率更高。 🚀

EventLoopGroup 的使用

// 创建一个 NioEventLoopGroup，包含 4 个 EventLoop
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1); // 通常 bossGroup 线程数设置为 1 即可
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); // 默认线程数是 CPU 核心数 * 2

try {
    ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
    b.group(bossGroup, workerGroup) // 设置 bossGroup 和 workerGroup
     .channel(NioServerSocketChannel.class) // 指定使用 NIO 的 ServerSocketChannel
     .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { // 设置 ChannelHandler
         @Override
         public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
             ch.pipeline().addLast(new MyHandler()); // 添加自定义的 Handler
         }
     });

    // 绑定端口，开始接收连接
    ChannelFuture f = b.bind(8080).sync();

    // 等待服务器 socket 关闭
    f.channel().closeFuture().sync();
} finally {
    workerGroup.shutdownGracefully();
    bossGroup.shutdownGracefully();
}

这段代码里，bossGroup 负责处理客户端的连接请求，workerGroup 负责处理连接建立后的 I/O 事件。

第二段：EventLoop——“身怀绝技的工人”

EventLoop 是啥？

EventLoop 就像是 EventLoopGroup 手下的“工人”，每个 EventLoop 都是一个单线程执行器，负责：
- 监听 I/O 事件： 通过 Selector 监听 Channel 上的各种 I/O 事件，比如连接建立、数据可读、数据可写等等。 👂
- 处理 I/O 事件： 当有 I/O 事件发生时，EventLoop 会负责读取数据、写入数据，并调用 ChannelHandler 进行业务处理。 🛠️
- 执行普通任务： 除了 I/O 事件，EventLoop 还可以执行一些普通的任务，比如用户自定义的业务逻辑。 👨‍💻
- 执行定时任务： EventLoop 还可以执行定时任务，比如定时发送心跳包、定时清理过期数据等等。 ⏰
EventLoop 的特点
- 单线程： 每个 EventLoop 都是一个单线程，这意味着所有任务都是串行执行的，避免了多线程并发带来的锁竞争问题。 🧵
- 非阻塞： EventLoop 通过 NIO 的 Selector 监听 I/O 事件，当没有事件发生时，线程会阻塞在 Selector 上，不会占用 CPU 资源。 😴
- 事件驱动： EventLoop 通过事件驱动的方式处理 I/O 事件，当有事件发生时，才会执行相应的处理逻辑。 🚦

EventLoop 的使用

EventLoop 的使用通常是隐式的，你不需要直接操作 EventLoop，Netty 会自动把任务分配给 EventLoop 去执行。

// 在 ChannelHandler 中执行任务
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
    // 提交一个任务给 EventLoop 执行
    ctx.executor().execute(() -> {
        try {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("处理耗时任务：" + msg);
            ctx.writeAndFlush(msg);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    });
}

这段代码里，ctx.executor() 返回的就是当前 Channel 绑定的 EventLoop，你可以通过 execute() 方法提交一个任务给 EventLoop 执行。

第三段：EventLoop 如何处理 I/O 事件、普通任务和定时任务

处理 I/O 事件
1. 监听事件： EventLoop 通过 Selector 监听 Channel 上的 I/O 事件。 📡
2. 事件就绪： 当有 I/O 事件就绪时，Selector 会通知 EventLoop。 🔔
3. 读取事件： EventLoop 从 Selector 中读取就绪的 I/O 事件。 📚
4. 处理事件： EventLoop 根据事件类型，执行相应的处理逻辑，比如读取数据、写入数据、调用 ChannelHandler 等等。 ⚙️

处理普通任务

你可以通过 EventLoop.execute() 方法提交一个普通任务给 EventLoop 执行。EventLoop 会把这些任务放入一个队列中，然后按照 FIFO（先进先出）的顺序执行。 ➡️

NioEventLoopGroup nioWorkers = new NioEventLoopGroup(2);

log.debug("server start...");
Thread.sleep(2000);
nioWorkers.execute(()->{
    log.debug("normal task...");
});

输出：

22:30:36 [DEBUG] [main] c.i.o.EventLoopTest2 - server start...
22:30:38 [DEBUG] [nioEventLoopGroup-2-1] c.i.o.EventLoopTest2 - normal task...

可以用来执行耗时较长的任务。

处理定时任务

你可以通过 EventLoop.schedule() 或 EventLoop.scheduleAtFixedRate() 方法提交一个定时任务给 EventLoop 执行。EventLoop 会把这些定时任务放入一个定时任务队列中，然后按照时间顺序执行。
```
// 提交一个定时任务给 EventLoop 执行
ctx.executor().schedule(() -> {
    System.out.println("定时任务执行了");
    ctx.writeAndFlush("心跳包");
}, 5, TimeUnit.SECONDS);
```

第四段：Handler 执行中如何换人？

在 Netty 的 ChannelPipeline 中，Handler 的执行顺序是按照添加的顺序依次执行的。但是，在 Handler 的执行过程中，你可以通过以下方式“换人”：

ctx.fireChannelRead(msg)： 这个方法会把消息传递给 Pipeline 中的下一个 InboundHandler。你可以把它想象成“传球”，把消息传递给下一个 Handler 去处理。 ⚽
ctx.writeAndFlush(msg)： 这个方法会把消息传递给 Pipeline 中的 OutboundHandler，然后把数据写入 Channel。你可以把它想象成“射门”，把消息发送出去。 🥅
ctx.pipeline().remove(handler)： 这个方法会从 Pipeline 中移除指定的 Handler。你可以把它想象成“换人”，把不需要的 Handler 移除掉。 ❌
ctx.pipeline().replace(oldHandler, newHandler)： 这个方法会用新的 Handler 替换旧的 Handler。你可以把它想象成“换人”，用新的 Handler 替换旧的 Handler。 🔄

总结：EventLoop 和 EventLoopGroup 的关系

EventLoopGroup 就像是一个“包工头”，负责创建和管理 EventLoop。EventLoop 就像是“工人”，负责处理 I/O 事件、普通任务和定时任务。它们之间的关系就像是“领导”和“员工”，互相配合，共同完成任务。🤝

结尾：Netty 江湖，等你来闯

好了，今天的 Netty “相声大会”就到这里。希望通过这种幽默的方式，让你对 EventLoop 和 EventLoopGroup 有了更深入的了解。Netty 江湖，等你来闯！ 🎉

补充说明：

线程模型： Netty 的线程模型是 Reactor 模式，EventLoop 就是 Reactor 模式中的 Reactor。 ⚛️
性能优化： 合理配置 EventLoopGroup 的线程数，可以提高 Netty 的性能。通常情况下，bossGroup 的线程数设置为 1 即可，workerGroup 的线程数设置为 CPU 核心数 * 2。 📈
异常处理： 在 ChannelHandler 中，一定要注意处理异常，避免因为一个 Handler 出现异常而导致整个 Pipeline 崩溃。 ⚠️