1、Reactor 与 Procator

• Reactor 模式反应器,同时接收多个服务器请求，并且依次同步的处理它们事件驱动程序
• Procator 模式，异步接收和同时处理多个服务请求的事件驱动的程序
• Netty整体框架是Reactor模式是一个完整体现

2、 Doug Lea 大神

• Doug Lea 是Java并发主导者大神(1995的论文)，可以说没有他的思想就没有java的NIO并发编程

为什么Netty使用两个NioEventLoopGroup（重点面试可能问题）

• 一个是mainReactor（bossGroup/parentGroup）用于参数接收请求,不做任何事情处理
• 一个是subReactor（workGroup/childrenGroup）用于参数对要实现对象处理

• ServerBootstrap类group方法

 /**
     * 
设置EventLoopGroup的父（acceptor）和子（client）。 这些EventLoopGroup用于处理ServerChannel和Channel的所有事件和IO。
     */
    public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup) {
        super.group(parentGroup);
        if (childGroup == null) {
            throw new NullPointerException("childGroup");
        }
        if (this.childGroup != null) {
            throw new IllegalStateException("childGroup set already");
        }
        this.childGroup = childGroup;
        return this;
    }

3、网络结构

• 读请求 => 解码请求 => 进程服务 => 编码 => 发送响应

4、传统服务设计

• 图解关系
  

  

• 1、弊端： 多线程的模型设计，线程多，CPU开销大
• 2、建议改良:
• 优雅降级,可伸缩，将不同的任务分解最小的任务执行，事件驱动设计改良。在改良过程中也有它的缺点,
• 分发较慢（需要手动绑定事件）跟踪状态，如：AWT Event Queue 图形事件队列
• 加大带宽资源，调节资源服务质量

5、传统Reactor设计（单线程）

• 图解关系

• 

• Reactor本身就是一个线程，Netty的EventLoopGroup的对象，第一个EventLoopGroup不做任何事情，交给第二个EventLoopGroup进行处理

• 采用了java.nio的支持，在NiO的有Channel，Buffer，Selectors（SelectionKeys）三个重要概念、请看

Channels(通道)

• 连接文件，Sockets，支持非阻塞读等操作

Buffers(缓存区)

• 类似于数组的对象，可以通过管道Channel直接读或写操作

Selectors(选择器)

• 告诉Channel通道有IO事件

• SelectionKeys(事件选择处理)

• 保持IO事件状态(SelectionKey.OP_ACCEPT连接事件，OP_READ读事件等)和绑定

6、Worker Thread Pools 工作线程池

图解关系

• 

  Worker Thread Pools 工作线程池

  • 足够的处理来超过开销
  • 更难以与IO重叠处理，最好什么时候可以先将所有输入读入缓冲区
  • 使用线程池，因此可以协调和控制，通常需要比客户端少得多的线程

  Coordinating Tasks 协调任务

  • 切换：每个任务都启用，触发或调用下一个任务，通常最快但可能很脆弱
  • 回调：每个处理程序调度程序，设置状态，附件等，GoF Mediator模式的变体
  • 队列：例如，跨阶段传递缓冲区
  • 期待: 当每个任务产生结果时,协调分层在加入或等待/通知之上

Multiple Reactor Threads 复合Reactor线程

• 使用Reactor池

• 1、用于匹配CPU和IO速率
• 2、静态或动态结构:每个都有自己的Selector，Thread，dispatch循环,主要接收器发布分配给其他Reactor

7、 Multiple Reactors 多个Reactor线程池（非常重要）

• 图解关系

• 

java.nio features 的使用（重点）

• 每个Reactor都有自己多个的Selectors选择器，将不同的处理程序绑定到不同的IO事件，需要关注同步更要协调
• File transfer文件传输 : 文件在网络的传输拷贝过程
• Memory-mapped files 内存文件映射： 通过缓冲区访问文件
• Direct buffers 直接缓冲：有时可以实现零拷贝传输，但是有设置和最终化开销，最适合具有长期连接的应用程序

基于连接的扩展

• 1、客户端的连接
• 2、客户端发送一系列消息/请求
• 3、客户端断开连接
• 4、例如：数据库和事务监视器，多人游戏，聊天等

可以扩展基本的网络服务模式

• 1、处理更多相对长连接的客户端
• 2、跟踪客户端和会话状态（包括丢弃）
• 3、跨多个主机分发服务

API 场景使用

• Buffer
• ByteBuffer (CharBuffer, LongBuffer, etc not shown.)
• Channel
• SelectableChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel
• FileChannel
• Selector
• SelectionKey
• 代码展示

Buffer

abstract class Buffer {
 int capacity();
 int position();
 Buffer position(int newPosition);
 int limit();
 Buffer limit(int newLimit);
 Buffer mark();
 Buffer reset();
 Buffer clear();
 Buffer flip();
 Buffer rewind();
 int remaining();
 boolean hasRemaining();
 boolean isReadOnly();
}

ByteBuffer

abstract class ByteBuffer extends Buffer {
 static ByteBuffer allocateDirect(int capacity);
 static ByteBuffer allocate(int capacity);
 static ByteBuffer wrap(byte[] src, int offset, int len);
 static ByteBuffer wrap(byte[] src);
 boolean isDirect();
 ByteOrder order();
 ByteBuffer order(ByteOrder bo);
 ByteBuffer slice();
 ByteBuffer duplicate();
 ByteBuffer compact();
 ByteBuffer asReadOnlyBuffer();
 byte get();
 byte get(int index);
 ByteBuffer get(byte[] dst, int offset, int length);
 ByteBuffer get(byte[] dst);
 ByteBuffer put(byte b);
 ByteBuffer put(int index, byte b);
 ByteBuffer put(byte[] src, int offset, int length);
 ByteBuffer put(ByteBuffer src);
 ByteBuffer put(byte[] src);
 char getChar();
 char getChar(int index);
 ByteBuffer putChar(char value);
 ByteBuffer putChar(int index, char value);
 CharBuffer asCharBuffer();
 
 short getShort();
 short getShort(int index);
 ByteBuffer putShort(short value);
 ByteBuffer putShort(int index, short value);
 ShortBuffer asShortBuffer();
 int getInt();
 int getInt(int index);
 ByteBuffer putInt(int value);
 ByteBuffer putInt(int index, int value);
 IntBuffer asIntBuffer();
 long getLong();
 long getLong(int index);
 ByteBuffer putLong(long value);
 ByteBuffer putLong(int index, long value);
 LongBuffer asLongBuffer();
 float getFloat();
 float getFloat(int index);
 ByteBuffer putFloat(float value);
 ByteBuffer putFloat(int index, float value);
 FloatBuffer asFloatBuffer();
 double getDouble();
 double getDouble(int index);
 ByteBuffer putDouble(double value);
 ByteBuffer putDouble(int index, double value);
 DoubleBuffer asDoubleBuffer();
}

Channel

interface Channel {
   boolean isOpen();
   void close() throws IOException;
}
interface ReadableByteChannel extends Channel {
   int read(ByteBuffer dst) throws IOException;
}
interface WritableByteChannel extends Channel {
   int write(ByteBuffer src) throws IOException;
}
interface ScatteringByteChannel extends ReadableByteChannel {
   int read(ByteBuffer[] dsts, int offset, int length)throws IOException;
   int read(ByteBuffer[] dsts) throws IOException;
}
interface GatheringByteChannel extends WritableByteChannel {
   int write(ByteBuffer[] srcs, int offset, int length)throws IOException;
   int write(ByteBuffer[] srcs) throws IOException;
}

SelectableChannel

abstract class SelectableChannel implements Channel {
 int validOps();
 boolean isRegistered();
 SelectionKey keyFor(Selector sel);
 SelectionKey register(Selector sel, int ops) throws ClosedChannelException;
 void configureBlocking(boolean block) throws IOException;
 boolean isBlocking();
 Object blockingLock();
}

8、Reactor Pattern设计模型

• 根据IO事件进行分发与响应
• Handlers非阻塞行为
• 通过Handlers绑定到事件上

事件驱动模型

• 选择更优的替代物，减少资源
• 通常不需要每个客户端一个线程，减少开销
• 减少上下文切换，通常减少锁定，但调度可能会更慢
• 必须手动将操作绑定到事件
• 通常难以编程,必须分解为简单的非阻塞操作与GUI事件驱动的操作类似
• 无法消除所有阻塞：GC，页面错误等 必须跟踪逻辑服务状态

状态Handler与多复用线程模式

• 处理器会减慢Reactor方法的速度，将非IO的线程交给其他线程处理

Multithreaded Designs(多线程设计)

• 策略性地添加线程：实现可伸缩性 ,主要适用于多处理器
• 线程工作：Reactor应该快速触发handlers处理程序，但处理器会减慢Reactor方法的速度
• Reactor线程可以使IO完全饱和将负载分配给其他反应器负载平衡以匹配CPU和IO速率

9、Reactor模型的角色构成（Reactor模型一共有5种角色构成、非常重点）

• 图解关系
  *

  

10、Reactor模型的流程（非常重要）

11、 推荐学习文章

• http://gee.cs.oswego.edu/dl/cpjslides/nio.pdf
• https://blog.csdn.net/caiwenfeng_for_23/article/details/8458299
• https://www.cnblogs.com/binarylei/p/10117443.html
• http://www.mamicode.com/info-detail-2552060.html
• http://www.cnblogs.com/luxiaoxun/p/4331110.html
• https://yq.aliyun.com/articles/50466