netty是如何工作的：EventLoopGroup是做什么用的？

发表于 2022-01-30 分类于 netty Waline：阅读次数：

在上一篇文章中，我们了解了如何通过 netty 实现一个echo server。你应该还记得 ServerBootstrap 启动类，它负责 server 的启动管理，在启动前我们需要为其配置 EventLoopGroup 。EventLoopGroup 有配套的 ServerSocketChannel，比如通常使用最多的是 NioEventLoopGroup，它就需要和 NioServerSocketChannel 搭配起来工作。

// NioServerSocketChannel和NioEventLoopGroup搭配干活
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
b.group(group)                          // 配置EvnetLoop
 .channel(NioServerSocketChannel.class) // 配置ServerSocketChannel

你可能会有疑问：EventLoopGroup 是什么？它的作用什么？本文就来探讨下这个问题。

要使用简单的方式讲清楚这个问题，确实有一定的难度。我想了好久，最后决定从 EventLoop 的用法讲起，逐步去深入分析。

因此，我们暂且搁置下 EventLoopGroup，先来看一下 EventLoop 的常见用法。如果你看过 netty 的源码，你将会看到很多类似下面的代码：

channel.eventLoop().execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        // 忽略具体逻辑
    }
});

这段代码看起来很简单：首先从 Channel 中获取到 EventLoop，然后通过 execute 方法往 EventLoop 中提交一个 runnable 任务，直观上的感觉就像使用线程池一样。

这里面有两个问题：1.Channel 与 EventLoop 的关系是什么？2.runnable 是提交到线程池里了吗？它是如何通过 EventLoop 执行的呢？

先来看第一个问题：Channel 与 EventLoop 的关系是什么？从 AbstractChannel 的实现中可以看到，eventLoop 是它的一个属性，也就是说，Channel 上绑定了一个 EventLoop 对象

EventLoop-Channel与EventLoop的关系

private volatile EventLoop eventLoop;

public EventLoop eventLoop() {
    EventLoop eventLoop = this.eventLoop;
    if (eventLoop == null) {
        throw new IllegalStateException("channel not registered to an event loop");
    }
    return eventLoop;
}

再来看第二个问题：任务是如何在 EventLoop 中执行的？

提交任务到EventLoop中执行

private void execute(Runnable task, boolean immediate) {
    boolean inEventLoop = inEventLoop();
    addTask(task); // 添加任务到队列中
    if (!inEventLoop) {
        startThread(); // 启动线程
        // ignore
    }
    // ignore
}

protected void addTask(Runnable task) {
    if (!offerTask(task)) {
        reject(task);
    }
}

final boolean offerTask(Runnable task) {
    if (isShutdown()) {
        reject();
    }
    return taskQueue.offer(task); // 添加到队列中
}

当我们往 EventLoop 中提交 runnable 任务的时候，它首先会提交到 SingleThreadEventExecutor 的一个任务队列中，SingleThreadEventExecutor 按照一定的规则，在合适的时候将任务取出来执行。

SingleThreadEventExecutor 是什么？它是所有 EventLoop 实现类的一个父类，用于通过单线程的方式执行所有提交过来的任务。

对上面的分析做一个总结：

channel 上绑定了一个 EventLoop 实例，它以单线程的方式执行任务。外部程序调用 execute 方法将任务提交到 EventLoop 的队列中排队，所有的任务按提交的顺序执行。

EventLoop 只做了这些事吗？当然不是，不要忘了，netty 是一个网络框架，它还要处理网络数据的收发。我们以 NioEventLoop 为例接着分析 EventLoop 的职责。

每一个 EventLoop 都需要实现 SingleThreadEventExecutor 的 run 方法，它里面用于执行具体实现类的业务逻辑。例如 DefaultEventLoop 就只是取出任务并执行

protected void run() {
    for (;;) {
        Runnable task = takeTask();
        if (task != null) {
            task.run();
            updateLastExecutionTime();
        }

        if (confirmShutdown()) {
            break;
        }
    }
}

对于 NioEventLoop 来说，它的执行逻辑如下：

执行 select 操作
处理已就绪的 IO 事件
根据设置的 IO 比例、第 2 步的执行耗时这两个因素计算本次处理任务的时间，从队列中获取任务并执行

NioEventLoop的执行逻辑

for (;;) {
    // select操作
    strategy = select(curDeadlineNanos);

    if (ioRatio == 100) {
        try {
            if (strategy > 0) {
                // 处理网络IO事件
                processSelectedKeys();
            }
        } finally {
            // 执行队列中的任务
            ranTasks = runAllTasks();
        }
    } else if (strategy > 0) {
        final long ioStartTime = System.nanoTime();
        try {
            // 处理网络IO事件
            processSelectedKeys();
        } finally {
            // 按时间比例执行队列中的任务
            final long ioTime = System.nanoTime() - ioStartTime;
            ranTasks = runAllTasks(ioTime * (100 - ioRatio) / ioRatio);
        }
    } else {
        // 无IO事件，则执行队列中的任务
        ranTasks = runAllTasks(0); // This will run the minimum number of tasks
    }
}

讲到这里，你应该对 EventLoop 做的事有所了解了。回到开头的问题，EventLoopGroup 是做什么的？它和 EventLoop 是什么关系？

我们接着来看。前面说过，每个 channel 上会绑定一个 EventLoop 实例，那么它是怎么绑定上去的呢？

在通过 ServerBootStrap 启动 server 时，它会将初始化好的 channel 注册到 EventLoopGroup 上

final ChannelFuture initAndRegister() {
    Channel channel = null;
    try {
        channel = channelFactory.newChannel();
        init(channel);
    } catch (Throwable t) {
        // ignore
    }

    // 关键在这里，往EventLoop上注册channel
    ChannelFuture regFuture = config().group().register(channel);

    // ignore
}

EventLoopGroup 所谓的注册 channel，其实就是通过一定的策略选择一个 EventLoop，然后把 channel 注册到 EventLoop 上，最终会执行到如下代码，完成 channel 和 EventLoop 关系的绑定

1	AbstractChannel.this.eventLoop = eventLoop;

EventLoop与Channel联系

最后做个总结：server 启动时，需要从用户配置的 EventLoopGroup 中选择一个 EventLoop 并且和 channel 绑定，一个 channel 只会绑定到一个 EventLoop 上。后续 EventLoop 负责处理该 channel 上的网络 IO 事件和其他提交过来的任务，所有任务按提交的顺序执行。

EventLoop是做什么的