Netty源码-Reactor线程模型之NioEventLoopGroup研究

在Netty网络编程中，不管是编写客户端代码，还是编写服务端代码，我们都写过这段代码

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);

在Netty的线程模型中，NioEventLoopGroup扮演着线程池角色，一说到线程池，不由自主地地会想到ThreadPoolExecutor，NioEventLoopGroup是不是对ThreadPoolExecutor的二次封装了下，我们从下面几个方向来分析。

NioEventLoopGroup源码分析思维导图

初始化时做了什么？

NioEventLoopGroup层次结构图

从层次结构图上可以看出，NioEventLoopGroup实现了线程池模型的ScheduledExecutorService，ExecutorService和Executor接口，因此可知NioEventLoopGroup提供了线程池相关功能。

NioEventLoopGroup继承了MultithreadEventLoopGroup，父类MultithreadEventLoopGroup继承了抽象类
MultithreadEventExecutorGroup，其抽象方法newChild由子类实现，使用了模板设计模式，一步一步跟踪，最终定位到
MultithreadEventExecutorGroup的构造函数，初始化时做了3件事：

创建线程工厂并构建线程执行器Executor
创建指定数量nThreads的children线程组并初始化
创建线程选择器chooser

创建线程工厂并构建线程执行器Executor：如果我们没有传executor，会帮忙创建一个线程工厂DefaultThreadFactory来构建线程执行器ThreadPerTaskExecutor。DefaultThreadFactory会创建FastThreadLocalThread线程来执行任务。

if (executor == null) {
  executor = new ThreadPerTaskExecutor(newDefaultThreadFactory());
}

创建指定数量nThreads的children线程组并初始化：第一步创建指定数量nThreads的线程组。nThreads没有传或者传0，会默认指定2*cpu线程数。

protected MultithreadEventLoopGroup(int nThreads, Executor executor, Object... args) {  //nThreads为0时，会设置2*cpu线程数
  super(nThreads == 0 ? DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS : nThreads, executor, args);
}static {  //默认线程数：2*cpu
  DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS = Math.max(1, SystemPropertyUtil.getInt(    "io.netty.eventLoopThreads", NettyRuntime.availableProcessors() * 2));  if (logger.isDebugEnabled()) {
    logger.debug("-Dio.netty.eventLoopThreads: {}", DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS);
  }
}

第二步通过newChild()方法初始化children线程组，newChild()是个抽象方法，具体实现由子类NioEventLoopGroup完成。在newChild()方法中，NioEventLoop的初始化参数有6个：

参数parent：NioEventLoopGroup线程组本身；
参数executor：线程执行器，用于启动线程，在SingleThreadEventExecutor的doStartThread()方法中被调用；
参数selectorProvider：NIO的Selector选择器的提供者；
参数strategy：主要在NioEventLoop的run()方法中用于控制选择循环；
参数rejectedExecutionHandler：非I/O任务提交被拒绝时的处理Handler；
参数queueFactory：队列工厂，在NioEventLoop中，队列读是单线程操作，而队列写则可能是多线程操作，使用支持多生产者、单消费者的队列比较合适，默认为MpscChunkedArrayQueue队列。

//指定数量nThreads的children线程组children = new EventExecutor[nThreads];for (int i = 0; i < nThreads; i ++) {  boolean success = false;  try {    // 初始化线程组children，调用子类NioEventLoopGroup的newChild()
    children[i] = newChild(executor, args);
    success = true;
  } catch (Exception e) {    // TODO: Think about if this is a good exception type
    throw new IllegalStateException("failed to create a child event loop", e);
  } 
......
}

创建线程选择器chooser：默认用的是
DefaultEventExecutorChooserFactory.INSTANCE，根据children线程组数量决定使用不同的选择器，使用了单例模式和工厂模式。

chooser = chooserFactory.newChooser(children);

与Java线程池的区别？

java线程池的队列是所有线程共享的，NioEventLoopGroup线程组的队列是每个线程独享的。
NioEventLoopGroup线程组没有最大线程数的概念。
NioEventLoopGroup线程组有线程选择器chooser的概念。

NioEventLoopGroup线程组图

用到了哪些设计模式

模板方法模式：MultithreadEventExecutorGroup类中抽象方法newChild()
工厂模式：DefaultSelectStrategyFactory，DefaultEventExecutorChooserFactory
单例模式：DefaultSelectStrategyFactory，DefaultSelectStrategy，DefaultEventExecutorChooserFactory
策略模式：DefaultSelectStrategy

学到了什么？

用上面的设计模式，可以把变化的地方变得容易扩展
Java定义好的线程池模型接口，我们可以重用，还可以根据自己的业务特征实现自己的线程池
- 接口EventExecutorGroup重写父类接口ExecutorService，为了提示作用
- NioEventLoopGroup中for (EventExecutor e: this)，for-each只能适用于数组或者实现Iterable接口。