26、Netty入门 - 任务加入异步线程池源码剖析

1.handler中加入线程池和Context添加线程池

1.1 源码剖析目的

1、在 Netty 中做耗时的,不可预料的操作,比如:数据库、网络请求、会严重影响 Netty 对 Socket 的处理速度。

2、而解决方法就是将耗时任务添加到异步线程池中。但就添加线程池这步操作来讲,可以有2中方式,而且这2种方式实现的区别也蛮大的。

3、处理耗时业务的第一种方式 -- handler 中加入线程池

4、处理耗时业务的第二种方式 -- Context 中添加线程池

1.2 处理耗时业务的第一种方式--handler 种加入线程池

对前面的 Netty demo 源码进行修改,在 EchoServerHandler 的 channelRead 方法进行异步

@Sharable
public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    // group 就是充当业务线程池,可以将任务提交到该线程池
    // 创建了 16 个线程
    static final EventExecutorGroup group = new DefaultEventExecutorGroup(16);

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
        System.out.println("EchoServerHandler 的线程是:" + Thread.currentThread().getName());

        /*ctx.channel().eventLoop().execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(5 * 1000);
                    // 输出线程名
                    System.out.println("EchoServerHandler execute 的线程是:" + Thread.currentThread().getName());
                    ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello,客户端~ 喵2", CharsetUtil.UTF_8));
                } catch (InterruptedException e) {
                    System.out.println("发生异常 " + e.getMessage());
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        });*/

        // 将任务提交到 group 线程池
        group.submit(new Callable<Object>() {
            @Override
            public Object call() throws Exception {
                // 接收客户端信息
                ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
                byte[] bytes = new byte[buf.readableBytes()];
                buf.readBytes(bytes);
                String body = new String(bytes, Charset.forName("utf-8"));
                // 休眠10秒
                Thread.sleep(10 * 1000);
                System.out.println("group.submit 的 call 线程是" + Thread.currentThread().getName());

                ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello,客户端~ 2喵喵喵喵", CharsetUtil.UTF_8));

                return null;
            }
        });

        System.out.println("go on.....");
    }

    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) {
        ctx.flush();
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        // Close the connection when an exception is raised.
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

说明:

在channelRead 方法,模拟了一个耗时 10 秒的操作,这里,我们将这个任务提交到了一个自定义的业务线程池中,这样,就不会阻塞 Netty 的 IO 线程。

这样处理之后,整个程序的逻辑如图

 

说明:

1、解释上图,当 IO 线程轮询到一个 socket 事件,然后,IO 线程开始处理,当走到耗时 handler 的时候,将耗时任务交给业务线程池。

2、当耗时任务执行完毕再执行 pipeline write 方法的时候,(代码中使用的是 context 的 write 方法,上图画的是执行 pipeline 方法,是一个意思)会将任务交给 IO 线程

write 方法的源码(在AbstractChannelHandlerContext 类)

private void write(Object msg, boolean flush, ChannelPromise promise) {
        AbstractChannelHandlerContext next = findContextOutbound();
        final Object m = pipeline.touch(msg, next);
        EventExecutor executor = next.executor();
        if (executor.inEventLoop()) {
            if (flush) {
                next.invokeWriteAndFlush(m, promise);
            } else {
                next.invokeWrite(m, promise);
            }
        } else {
            AbstractWriteTask task;
            if (flush) {
                task = WriteAndFlushTask.newInstance(next, m, promise);
            }  else {
                task = WriteTask.newInstance(next, m, promise);
            }
            safeExecute(executor, task, promise, m);
        }
    }

说明:

1、当判定下个 outbound 的 executor 线程不是当前线程的时候,会将当前的工作封装成 task ,然后放入 mpsc 队列中,等待 IO 任务执行完毕后执行队列中的任务。

2、这里可以Debug 来验证(提醒:Debug时,服务器端Debug ,客户端Run的方式),当我们使用了 group.submit(new Callable(){} 在handler 中加入线程池,就会进入到 safeExecute(executor, task, promise, m); 如果去掉这段代码,而使用普通方式来执行耗时的业务,那么就不会进入到 safeExecute(executor, task, promise, m); (说明:普通方式执行耗时代码,看我准备好的案例即可)

1.3 处理耗时业务的第一种方式--Context 中添加线程池

在添加pipeline 中的 handler 时候,添加一个线程池

public final class EchoServer {

    static final boolean SSL = System.getProperty("ssl") != null;
    static final int PORT = Integer.parseInt(System.getProperty("port", "8007"));

    // 创建业务线程池
    // 创建2个子线程
    static final EventExecutorGroup group = new DefaultEventExecutorGroup(2);

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // Configure SSL.
        final SslContext sslCtx;
        if (SSL) {
            SelfSignedCertificate ssc = new SelfSignedCertificate();
            sslCtx = SslContextBuilder.forServer(ssc.certificate(), ssc.privateKey()).build();
        } else {
            sslCtx = null;
        }

        // Configure the server.
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(bossGroup, workerGroup)
             .channel(NioServerSocketChannel.class)
             .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 100)
             .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
             .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                 @Override
                 public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                     ChannelPipeline p = ch.pipeline();
                     if (sslCtx != null) {
                         p.addLast(sslCtx.newHandler(ch.alloc()));
                     }
                     p.addLast(new LoggingHandler(LogLevel.INFO));
//                     p.addLast(new EchoServerHandler());
                     // 说明:如果在 addLast 添加 handler,前面有指定 EventExecutorGroup,那么该 handler 会优先加入到该线程池中
                     p.addLast(group, new EchoServerHandler());
                 }
             });

            // Start the server.
            ChannelFuture f = b.bind(PORT).sync();

            // Wait until the server socket is closed.
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            // Shut down all event loops to terminate all threads.
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}
@Sharable
public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    // group 就是充当业务线程池,可以将任务提交到该线程池
    // 创建了 16 个线程
    static final EventExecutorGroup group = new DefaultEventExecutorGroup(16);

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws InterruptedException {
        System.out.println("EchoServerHandler 的线程是:" + Thread.currentThread().getName());

        /*ctx.channel().eventLoop().execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(5 * 1000);
                    // 输出线程名
                    System.out.println("EchoServerHandler execute 的线程是:" + Thread.currentThread().getName());
                    ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello,客户端~ 喵2", CharsetUtil.UTF_8));
                } catch (InterruptedException e) {
                    System.out.println("发生异常 " + e.getMessage());
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        });*/

        // 将任务提交到 group 线程池
        /*group.submit(new Callable<Object>() {
            @Override
            public Object call() throws Exception {
                // 接收客户端信息
                ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
                byte[] bytes = new byte[buf.readableBytes()];
                buf.readBytes(bytes);
                String body = new String(bytes, Charset.forName("utf-8"));
                // 休眠10秒
                Thread.sleep(10 * 1000);
                System.out.println("group.submit 的 call 线程是" + Thread.currentThread().getName());

                ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello,客户端~ 2喵喵喵喵", CharsetUtil.UTF_8));

                return null;
            }
        });*/

        // 普通方式
        // 接收客户端信息
        ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
        byte[] bytes = new byte[buf.readableBytes()];
        buf.readBytes(bytes);
        String body = new String(bytes, Charset.forName("utf-8"));
        // 休眠10秒
        Thread.sleep(10 * 1000);
        System.out.println("普通调用方式的线程是" + Thread.currentThread().getName());

        ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello,客户端~ 2喵喵喵喵", CharsetUtil.UTF_8));

        System.out.println("go on.....");
    }

    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) {
        ctx.flush();
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        // Close the connection when an exception is raised.
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

说明:

1、handler 中的代码就使用普通的方式来处理耗时业务。

2、当我们在调用 addLast 方法添加线程池后,handler 将优先使用这个线程池,如果不添加,将使用 IO 线程。

3、当走到 AbstractChannelHandlerContext 的 invokeChannelRead 方法的时候,executor.inEventLoop() 是不会通过的,因为当前线程是 IO 线程Context(也就是 Handler) 的 executor 是业务线程,所以会异步执行, debug 下源码。

static void invokeChannelRead(final AbstractChannelHandlerContext next, Object msg) {
        final Object m = next.pipeline.touch(ObjectUtil.checkNotNull(msg, "msg"), next);
        EventExecutor executor = next.executor();
        if (executor.inEventLoop()) {
            next.invokeChannelRead(m);
        } else {
            executor.execute(new Runnable() { //执行run
                @Override
                public void run() {
                    next.invokeChannelRead(m);
                }
            });
        }
    }

4、验证时,我们如果去掉 p.addLast(group,new EchoServerHandler() ); 改成 p.addLastnew EchoServerHandler() ); 你会发现代码不会进行异步执行。

5、后面的整个流程就变成和第一个方式一样了

1.4 两种方式的比较

1、 第一种方式在handler中添加异步,可能更加的自由,比如如果需要访问数据库,那我就异步,如果不需要,就不异步,异步会拖长接口响应时间因为需要将任务放进mpscTask中如果IO时间很短,task很多,可能一个循环下来,都没时间执行整个task,导致响应时间达不到指标;
2、 第二种方式是Netty标准方式(即加入到队列),但是,这么做会将整个handler都交给业务线程池不论耗时不耗时,都加入到队列里,不够灵活;
3、 各有优劣,从灵活性考虑,第一种较好;