Netty源码分析之二类的分层设计

在netty中，有些类的职责非常丰富，比如NioEventLoop，既是一个单线程的任务调度器（自己维护一个任务队列），也可以注册channel，同时也具备Reactor线程模型的特性，处理I/O操作；一个类怎么能同时实现具备这么多的特性？其思路就是分层化解，将某些具体相关功能集中到一个类中，各个类各司其职，通过继承或实现的方式来形成一颗类继承树，最底层的类具备的职责最多。如下图：

总体上来说，netty是利用多线程技术和多路复用器技术实现了高并发和高性能要求下的异步网络服务器端程序的开发框架。所以在netty中，重要的关键类都需要继承自jdk提供的线程池，并且要使用多路复用器技术，也需用引入jdk的Selector。
下面我们看看netty中的类是如何分层设计的，以transport模块为例。

• EventExecutorGroup

netty里面的顶级类，负责提供一个EventExecutor（事件执行器），通过next方法，返回属于该group中所有事件执行器中的一个；
负责控制EventExecutor的整个生命周期；
是一个ScheduledExecutorService类型的线程池，定时任务调度；
是一个线程池；
一个迭代器（iterator方法，返回的是所有此group拥有的EventExecutor）；
是EventExecutor的容器。

• EventExecutor

继承自EventExecutorGroup，是一个特殊的EventExecutorGroup，通过parent()方法获取所属的EventExecutorGroup；
一个事件执行器，提供inEventLoop方法查看一个线程在事件处理环中是否被执行。

• EventLoopGroup

继承自EventExecutorGroup，可以注册channel，提供注册接口方法register；
其next方法也是继承自EventExecutorGroup，但是返回类型为EventLoop，不再是EventExecutor，而EventLoop是继承自EventExecutor，所以如果需要修改父类的接口，那么可以通过修改其返回类型的继承关系实现。

• EventLoop

继承自EventLoopGroup和EventExecutor，是一个事件处理环（或者叫做多路复用环），将会处理某个channel的所有I/O操作，当然前提是这个channel必须在这个环上注册过，一般一个eventloop会处理多于一个channel，这个主要依赖于其实现细节。感觉这个类就是一个为了使框架完整而存在的。

• SingleThreadEventExecutor

 EventExecutor的抽象基类实现，用单线程方式执行所有提交的任务，自身维护一个任务队列。关于该任务队列的公共操作都抽取在该类中完成。需要子类完成的通过抽象方法实现。公共操作具体包括有：

execute()方法中，往队列中添加task

构造方法中，实现一个队列，存放task；其子类可以自定义该队列类型，覆盖newTaskQueue()

abstract run()，给继承类自己实现，负责运行具体task

• SingleThreadEventLoop

继承自SingleThreadEventExecutor和EventLoop，以单线程方式执行所有提交的任务，该类是一个功能集的体现。

• MultithreadEventExecutorGroup

直接继承自AbstractEventExecutorGroup(该类的目的其实就是为了避免某个接口其下的实现类实现过多不必要的方法而存在的)，间接继承自EventExecutorGroup，其功能还不是很复杂，只是一个事件执行器的容器；
用多线程方式同时处理任务，其内部包括一个EventExecutor的数组，所有的事件执行器都存在该数组中（对于这种事件执行器的容器，其具体容器的选择由各个实现类自己决定），事件执行器就是SingleThreadEventExecutor。

• NioEventLoopGroup

MultithreadEventExecutorGroup的间接实现类，会调用其包含的事件执行器进行操作，专注于NIO的Selector等公共操作抽取出来。

• NioEventLoop

继承自SingleThreadEventLoop，功能集。
一个多路复用器操作类，用于轮询其上注册的所有channel。

从这个图上可以看出，抽象的公共集放置在顶端，其下的每个节点都具有各自特定的功能，而越往下，节点具有的功能集越多。
我们可以总结一些特点：

• 抽取出公共功能放在顶端
• 需要重写的使用抽象方法由具体实现类去实现
• 将复杂的功能类进行分解，可以按照功能点来分解，由不同的类来负责单一职责，职责类之间可以关联，但是关系不能太复杂
• 具有多功能的类通过继承单一职责类的方式实现