手写简易版Netty Reactor

netty reactor.png

BossGroup 线程组只负责Accept, WorkerGroup线程组只负责R/W。
workerGroup线程组中的工作线程是线性处理的

SelectorThread

import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
// 每线程对应一个selector,
// 多线程情况下,该主机,该程序的并发客户端被分配到多个selector上
// 注意,每个客户端,只绑定到其中一个selector
// 其实不会有交互问题
public class SelectorThread extends ThreadLocal<LinkedBlockingQueue<Channel>> implements Runnable {
   
    Selector selector = null;
//    LinkedBlockingQueue<Channel> lbq = new LinkedBlockingQueue<>();
    LinkedBlockingQueue<Channel> lbq = get();  //lbq  在接口或者类中是固定使用方式逻辑写死了。你需要是lbq每个线程持有自己的独立对象

    SelectorThreadGroup stg;

    @Override
    protected LinkedBlockingQueue<Channel> initialValue() {
        return new LinkedBlockingQueue<>();//你要丰富的是这里!  pool。。。
    }
    SelectorThread() {
        try {
            selector = Selector.open();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        // Loop
        while (true) {
            try {
                // 1,select()
                int nums = selector.select();  //阻塞  需要 wakeup() 去唤醒

                // 2,处理selectkeys
                if (nums > 0) {
                    Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
                    Iterator<SelectionKey> iter = keys.iterator();
                    while (iter.hasNext()) {  // 线程处理的过程
                        SelectionKey key = iter.next();
                        iter.remove();
                        if (key.isAcceptable()) {  // 复杂,接受客户端的过程(接收之后,要注册,多线程下,新的客户端,注册到那里呢?)
                            acceptHandler(key);
                        } else if (key.isReadable()) {
                            readHander(key);
                        } else if (key.isWritable()) {
                            // TODO: 2021-02-26
                        }
                    }
                }
                //3,处理一些task :  listen  client
                if (!lbq.isEmpty()) {   // 队列是个啥东西啊? 堆里的对象,线程的栈是独立,堆是共享的
                                        // 只有方法的逻辑,本地变量是线程隔离的
                    Channel c = lbq.take();
                    if (c instanceof ServerSocketChannel) {
                        ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) c;
                        server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " register listen");
                    } else if (c instanceof SocketChannel) {
                        SocketChannel client = (SocketChannel) c;
                        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(4096);
                        client.register(selector, SelectionKey.OP_READ, buffer);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " register client: " + client.getRemoteAddress());
                    }
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    private void readHander(SelectionKey key) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " read......");
        ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
        SocketChannel client = (SocketChannel) key.channel();
        buffer.clear();
        while (true) {
            try {
                int num = client.read(buffer);
                if (num > 0) {
                    buffer.flip();  //将读到的内容翻转,然后直接写出
                    while (buffer.hasRemaining()) {
                        client.write(buffer);
                    }
                    buffer.clear();
                } else if (num == 0) {
                    break;
                } else if (num < 0) {
                    //客户端断开了
                    System.out.println("client: " + client.getRemoteAddress() + " closed......");
                    key.cancel();
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    // 处理client的链接
    private void acceptHandler(SelectionKey key) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " acceptHandler......");

        ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
        try {
            SocketChannel client = server.accept();
            client.configureBlocking(false);

            // choose a selector  and  register!!
            stg.nextSelectorV3(client);

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void setWorker(SelectorThreadGroup stgWorker) {
        this.stg = stgWorker;
    }
}

SelectorThreadGroup

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.Channel;
import java.nio.channels.ClosedChannelException;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class SelectorThreadGroup {  // 天生都是boss
    SelectorThread[] sts;
    ServerSocketChannel server = null;
    AtomicInteger xid = new AtomicInteger(0);

    SelectorThreadGroup stg = this;

    public void setWorker(SelectorThreadGroup stg) {
        this.stg = stg;
    }

    SelectorThreadGroup(int num) {
        //num  线程数
        sts = new SelectorThread[num];
        for (int i = 0; i < num; i++) {
            sts[i] = new SelectorThread();

            new Thread(sts[i]).start();
        }
    }

    public void bind(int port) {
        try {
            server = ServerSocketChannel.open();
            server.configureBlocking(false);
            server.bind(new InetSocketAddress(port));

            // 注册到那个selector上呢?
            nextSelectorV3(server);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public void nextSelectorV3(Channel c) {
        try {
            if (c instanceof ServerSocketChannel) {
                SelectorThread st = next();  //listen 选择了 boss组中的一个线程后,要更新这个线程的work组
                st.setWorker(stg);
                //1,通过队列传递数据 消息
                st.lbq.put(c);
                //2,通过打断阻塞,让对应的线程去自己在打断后完成注册selector
                st.selector.wakeup();
            } else {
                SelectorThread st = nextV3();  //在 main线程种,取到堆里的selectorThread对象
                st.lbq.add(c);
                st.selector.wakeup();
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // 无论 serversocket  socket  都复用这个方法
    private SelectorThread next() {
        int index = xid.incrementAndGet() % sts.length;  // 轮询就会很尴尬,倾斜
        return sts[index];
    }

    private SelectorThread nextV3() {
        int index = xid.incrementAndGet() % stg.sts.length;  // 动用worker的线程分配
        return stg.sts[index];
    }
}

MainThread

// 这里不做关于IO 和  业务的事情
public class MainThread {
    public static void main(String[] args) {
       
        // 1,创建 IO Thread  (一个或者多个)
        SelectorThreadGroup boss = new SelectorThreadGroup(3); // boss有自己的线程组
        SelectorThreadGroup worker = new SelectorThreadGroup(4); // worker有自己的线程组
        // 但是,boss得持有worker线程组的引用
        boss.setWorker(worker);
        /*
         * boss里选一个线程注册listen , 触发bind,从而,这个选中的线程得持有workerGroup的引用
         * 因为未来 listen 一旦accept得到client后得去worker中 next出一个线程分配(R/W)
         */

        // 2,把 监听(9999)的  server  注册到某一个 selector 上
        boss.bind(9999);
//        boss.bind(8888);
//        boss.bind(6666);
//        boss.bind(7777);
    }
}

总结

1,每个客户端分配一个selector,boss组中的线程只负责处理accept,worker组中的线程只负责R/W(并且处理过程是线性的)
2,执行完new SelectorThreadGroup(n)这行代码后,自动创建的线程全部阻塞在 int nums = selector.select(); 需要 wakeup() 去唤醒,通过队列解决
3,boss组里选一个线程注册listen , 触发bind,从而,这个选中的线程得持有workerGroup的引用,因为未来 listen 一旦accept得到client后,得去worker中 next出一个线程分配(R/W)

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