我在前面的专栏里介绍了Jetty的总体架构设计，简单回顾一下，Jetty总体上是由一系列Connector、一系列Handler和一个ThreadPool组成，它们的关系如下图所示：
相比较Tomcat的连接器，Jetty的Connector在设计上有自己的特点。Jetty的Connector支持NIO通信模型，我们知道NIO模型中的主角就是Selector，Jetty在Java原生Selector的基础上封装了自己的Selector，叫作ManagedSelector。ManagedSelector在线程策略方面做了大胆尝试，将I/O事件的侦测和处理放到同一个线程来处理，充分利用了CPU缓存并减少了线程上下文切换的开销。
具体的数字是，根据Jetty的官方测试，这种名为“EatWhatYouKill”的线程策略将吞吐量提高了8倍。你一定很好奇它是如何实现的吧，今天我们就来看一看这背后的原理是什么。
Selector编程的一般思路
常规的NIO编程思路是，将I/O事件的侦测和请求的处理分别用不同的线程处理。具体过程是：
启动一个线程，在一个死循环里不断地调用select方法，检测Channel的I/O状态，一旦I/O事件达到，比如数据就绪，就把该I/O事件以及一些数据包装成一个Runnable，将Runnable放到新线程中去处理。
在这个过程中按照职责划分，有两个线程在干活，一个是I/O事件检测线程，另一个是I/O事件处理线程。我们仔细思考一下这两者的关系，其实它们是生产者和消费者的关系。I/O事件侦测线程作为生产者，负责“生产”I/O事件，也就是负责接活儿的老板；I/O处理线程是消费者，它“消费”并处理I/O事件，就是干苦力的员工。把这两个工作用不同的线程来处理，好处是它们互不干扰和阻塞对方。
Jetty中的Selector编程
然而世事无绝对，将I/O事件检测和业务处理这两种工作分开的思路也有缺点。当Selector检测读就绪事件时，数据已经被拷贝到内核中的缓存了，同时CPU的缓存中也有这些数据了，我们知道CPU本身的缓存比内存快多了，这时当应用程序去读取这些数据时，如果用另一个线程去读，很有可能这个读线程使用另一个CPU核，而不是之前那个检测数据就绪的CPU核，这样CPU缓存中的数据就用不上了，并且线程切换也需要开销。
因此Jetty的Connector做了一个大胆尝试，那就是用把I/O事件的生产和消费放到同一个线程来处理，如果这两个任务由同一个线程来执行，如果执行过程中线程不阻塞，操作系统会用同一个CPU核来执行这两个任务，这样就能利用CPU缓存了。那具体是如何做的呢，我们还是来详细分析一下Connector中的ManagedSelector组件。
ManagedSelector
ManagedSelector的本质就是一个Selector，负责I/O事件的检测和分发。为了方便使用，Jetty在Java原生的Selector上做了一些扩展，就变成了ManagedSelector，我们先来看看它有哪些成员变量：
public class ManagedSelector extends ContainerLifeCycle implements Dumpable
{
//原子变量，表明当前的ManagedSelector是否已经启动
private final AtomicBoolean _started = new AtomicBoolean(false);
//表明是否阻塞在select调用上
private boolean _selecting = false;
//管理器的引用，SelectorManager管理若干ManagedSelector的生命周期
private final SelectorManager _selectorManager;
//ManagedSelector不止一个，为它们每人分配一个id
private final int _id;
//关键的执行策略，生产者和消费者是否在同一个线程处理由它决定
private final ExecutionStrategy _strategy;
//Java原生的Selector
private Selector _selector;
//"Selector更新任务"队列
private Deque<SelectorUpdate> _updates = new ArrayDeque<>();
private Deque<SelectorUpdate> _updateable = new ArrayDeque<>();
...
}
这些成员变量中其他的都好理解，就是“Selector更新任务”队列_updates和执行策略_strategy可能不是很直观。
SelectorUpdate接口
为什么需要一个“Selector更新任务”队列呢，对于Selector的用户来说，我们对Selector的操作无非是将Channel注册到Selector或者告诉Selector我对什么I/O事件感兴趣，那么这些操作其实就是对Selector状态的更新，Jetty把这些操作抽象成SelectorUpdate接口。
/**
* A selector update to be done when the selector has been woken.
*/
public interface SelectorUpdate
{
void update(Selector selector);
}
这意味着如果你不能直接操作ManageSelector中的Selector，而是需要向ManagedSelector提交一个任务类，这个类需要实现SelectorUpdate接口update方法，在update方法里定义你想要对ManagedSelector做的操作。
比如Connector中Endpoint组件对读就绪事件感兴趣，它就向ManagedSelector提交了一个内部任务类ManagedSelector.SelectorUpdate：
_selector.submit(_updateKeyAction);
这个_updateKeyAction就是一个SelectorUpdate实例，它的update方法实现如下：
private final ManagedSelector.SelectorUpdate _updateKeyAction = new ManagedSelector.SelectorUpdate()
{
@Override
public void update(Selector selector)
{
//这里的updateKey其实就是调用了SelectionKey.interestOps(OP_READ);
updateKey();
}
};
我们看到在update方法里，调用了SelectionKey类的interestOps方法，传入的参数是OP_READ，意思是现在我对这个Channel上的读就绪事件感兴趣了。
那谁来负责执行这些update方法呢，答案是ManagedSelector自己，它在一个死循环里拉取这些SelectorUpdate任务类逐个执行。
Selectable接口
那I/O事件到达时，ManagedSelector怎么知道应该调哪个函数来处理呢？其实也是通过一个任务类接口，这个接口就是Selectable，它返回一个Runnable，这个Runnable其实就是I/O事件就绪时相应的处理逻辑。
public interface Selectable
{
//当某一个Channel的I/O事件就绪后，ManagedSelector会调用的回调函数
Runnable onSelected();
//当所有事件处理完了之后ManagedSelector会调的回调函数，我们先忽略。
void updateKey();
}
ManagedSelector在检测到某个Channel上的I/O事件就绪时，也就是说这个Channel被选中了，ManagedSelector调用这个Channel所绑定的附件类的onSelected方法来拿到一个Runnable。
这句话有点绕，其实就是ManagedSelector的使用者，比如Endpoint组件在向ManagedSelector注册读就绪事件时，同时也要告诉ManagedSelector在事件就绪时执行什么任务，具体来说就是传入一个附件类，这个附件类需要实现Selectable接口。ManagedSelector通过调用这个onSelected拿到一个Runnable，然后把Runnable扔给线程池去执行。
那Endpoint的onSelected是如何实现的呢？
@Override
public Runnable onSelected()
{
int readyOps = _key.readyOps();
boolean fillable = (readyOps & SelectionKey.OP_READ) != 0;
boolean flushable = (readyOps & SelectionKey.OP_WRITE) != 0;
// return task to complete the job
Runnable task= fillable
? (flushable
? _runCompleteWriteFillable
: _runFillable)
: (flushable
? _runCompleteWrite
: null);
return task;
}
上面的代码逻辑很简单，就是读事件到了就读，写事件到了就写。
ExecutionStrategy
铺垫了这么多，终于要上主菜了。前面我主要介绍了ManagedSelector的使用者如何跟ManagedSelector交互，也就是如何注册Channel以及I/O事件，提供什么样的处理类来处理I/O事件，接下来我们来看看ManagedSelector是如何统一管理和维护用户注册的Channel集合。再回到今天开始的讨论，ManagedSelector将I/O事件的生产和消费看作是生产者消费者模式，为了充分利用CPU缓存，生产和消费尽量放到同一个线程处理，那这是如何实现的呢？Jetty定义了ExecutionStrategy接口：
public interface ExecutionStrategy
{
//只在HTTP2中用到，简单起见，我们先忽略这个方法。
public void dispatch();
//实现具体执行策略，任务生产出来后可能由当前线程执行，也可能由新线程来执行
public void produce();
//任务的生产委托给Producer内部接口，
public interface Producer
{
//生产一个Runnable(任务)
Runnable produce();
}
}
我们看到ExecutionStrategy接口比较简单，它将具体任务的生产委托内部接口Producer，而在自己的produce方法里来实现具体执行逻辑，也就是生产出来的任务要么由当前线程执行，要么放到新线程中执行。Jetty提供了一些具体策略实现类：ProduceConsume、ProduceExecuteConsume、ExecuteProduceConsume和EatWhatYouKill。它们的区别是：
- ProduceConsume：任务生产者自己依次生产和执行任务，对应到NIO通信模型就是用一个线程来侦测和处理一个ManagedSelector上所有的I/O事件，后面的I/O事件要等待前面的I/O事件处理完，效率明显不高。通过图来理解，图中绿色表示生产一个任务，蓝色表示执行这个任务。
- ProduceExecuteConsume：任务生产者开启新线程来运行任务，这是典型的I/O事件侦测和处理用不同的线程来处理，缺点是不能利用CPU缓存，并且线程切换成本高。同样我们通过一张图来理解，图中的棕色表示线程切换。
- ExecuteProduceConsume：任务生产者自己运行任务，但是该策略可能会新建一个新线程以继续生产和执行任务。这种策略也被称为“吃掉你杀的猎物”，它来自狩猎伦理，认为一个人不应该杀死他不吃掉的东西，对应线程来说，不应该生成自己不打算运行的任务。它的优点是能利用CPU缓存，但是潜在的问题是如果处理I/O事件的业务代码执行时间过长，会导致线程大量阻塞和线程饥饿。
- EatWhatYouKill：这是Jetty对ExecuteProduceConsume策略的改良，在线程池线程充足的情况下等同于ExecuteProduceConsume；当系统比较忙线程不够时，切换成ProduceExecuteConsume策略。为什么要这么做呢，原因是ExecuteProduceConsume是在同一线程执行I/O事件的生产和消费，它使用的线程来自Jetty全局的线程池，这些线程有可能被业务代码阻塞，如果阻塞得多了，全局线程池中的线程自然就不够用了，最坏的情况是连I/O事件的侦测都没有线程可用了，会导致Connector拒绝浏览器请求。于是Jetty做了一个优化，在低线程情况下，就执行ProduceExecuteConsume策略，I/O侦测用专门的线程处理，I/O事件的处理扔给线程池处理，其实就是放到线程池的队列里慢慢处理。
分析了这几种线程策略，我们再来看看Jetty是如何实现ExecutionStrategy接口的。答案其实就是实现Produce接口生产任务，一旦任务生产出来，ExecutionStrategy会负责执行这个任务。
private class SelectorProducer implements ExecutionStrategy.Producer
{
private Set<SelectionKey> _keys = Collections.emptySet();
private Iterator<SelectionKey> _cursor = Collections.emptyIterator();
@Override
public Runnable produce()
{
while (true)
{
//如何Channel集合中有I/O事件就绪，调用前面提到的Selectable接口获取Runnable,直接返回给ExecutionStrategy去处理
Runnable task = processSelected();
if (task != null)
return task;
//如果没有I/O事件就绪，就干点杂活，看看有没有客户提交了更新Selector的任务，就是上面提到的SelectorUpdate任务类。
processUpdates();
updateKeys();
//继续执行select方法，侦测I/O就绪事件
if (!select())
return null;
}
}
}
SelectorProducer是ManagedSelector的内部类，SelectorProducer实现了ExecutionStrategy中的Producer接口中的produce方法，需要向ExecutionStrategy返回一个Runnable。在这个方法里SelectorProducer主要干了三件事情
- 如果Channel集合中有I/O事件就绪，调用前面提到的Selectable接口获取Runnable，直接返回给ExecutionStrategy去处理。
- 如果没有I/O事件就绪，就干点杂活，看看有没有客户提交了更新Selector上事件注册的任务，也就是上面提到的SelectorUpdate任务类。
- 干完杂活继续执行select方法，侦测I/O就绪事件。
本期精华
多线程虽然是提高并发的法宝，但并不是说线程越多越好，CPU缓存以及线程上下文切换的开销也是需要考虑的。Jetty巧妙设计了EatWhatYouKill的线程策略，尽量用同一个线程侦测I/O事件和处理I/O事件，充分利用了CPU缓存，并减少了线程切换的开销。
课后思考
文章提到ManagedSelector的使用者不能直接向它注册I/O事件，而是需要向ManagedSelector提交一个SelectorUpdate事件，ManagedSelector将这些事件Queue起来由自己来统一处理，这样做有什么好处呢？
不知道今天的内容你消化得如何？如果还有疑问，请大胆的在留言区提问，也欢迎你把你的课后思考和心得记录下来，与我和其他同学一起讨论。如果你觉得今天有所收获，欢迎你把它分享给你的朋友。
精选留言
2019-06-23 16:14:40
2019-06-22 16:45:59
2019-06-24 06:10:16
老师能不能画点图方便理解。managedSelector怎么工作的还是不清楚。
只看懂了四种生成消费模型
1.单线程
2.io多路复用，把selector当做生成着，处理的业务逻辑单做消费者。(缺点就是不能用缓存，接受任务和处理任务不在一个线程)
3.就是接受和处理放一个线程，整体放在多线程里面跑。好处就是可以用缓存
4.对3和2的优化。空余线程多的时候用3，不足用2。把接受到的任务缓存起来防止拒绝太多任务。
后面的就看不懂了。
问题1.managedSelector只负责监听read事件么?。accept事件他监听么?一个端口能被多个serversocketchannel监听么?
问题2.文中说managedselector由endpoint管理，具体怎么管理的呢?managedselector有多少个?怎么创建的?不同的managedselector之间channel共享么(个人感觉不共享会有并发冲突)?
问题3.线程不够用的时候具体怎么切换的呢?慢慢的全部都转成2还是保留一部分线程执行3一部分执行2。
问题4.我连channel是怎么注册到managedselector上的都没看明白。更别说销毁了。
其实就是想知道这几个类的生命周期，然候就是直接执行交互图，纯文字我想不出。希望老师解惑不胜感激
2019-10-13 17:05:21
其中三个组件的作用如下：
1，ManagerSelector用于其他调用者注册感兴趣事件和事件对应的处理逻辑。
如何注册感兴趣事件和处理逻辑呢？提供了两个接口：SelectorUpdate和Selectable，
其中SelectorUpdate接口让调用者可以网ManagerSelector中的Selector注册感兴趣事件，
其中Selectable接口让调用者提供一个处理逻辑。
2，Producer是一个发动机，它的作用就是：注册 --> 获取就绪的IO --> 产生对应的处理任务
上述对应了其内部的三个方法：processUpdates,select,processSelected
其对应的实现类为：ManagerSelector.SelectoeProducer
3，ExecutionStrategy则是上面Producer接口产生处理任务的执行策略了，jetty中默认的策略有：
a，ProduceConsume 单线程创建和执行所有任务
b，ProduceExecuteConsume 专门线程创建任务，然后任务放进线程池中执行
c，ExecuteProduceConsume 一个线程中创建任务并执行，同时启动另一个线程进行任务的创建
和执行，其中顺序是：创建任务 --> 开启新线程（使用线程池） --> 执行任务
d，EatWhatYouKill 判断当前当前是否系统忙碌，在ProduceExecuteConsume和ExecuteProduceConsume
运行模式中切换
较于理解（不准确）的执行顺序：调用者 --> ManagerSelector --> SelectoeProducer --> ExecutionStrategy
这样总结对么？老师。
2019-06-24 05:04:00
检测到读就绪的时候数据已被拷贝到了内核缓存中。CPU的缓存中也有这些数据。
这句话怎么理解啊，CPU的缓存说的是高速缓存么?然后内核缓存是什么呢？这方面的知识需要看啥书补啊(是操作系统么?)?IO模型，数据需要拷贝的次数我一点搞不懂
2019-07-14 01:05:58
2019-06-25 10:36:00
2019-06-23 10:15:46
2019-10-09 10:41:27
synchronized(ManagedSelector.this)
{
Deque<SelectorUpdate> updates = _updates;
_updates = _updateable;
_updateable = updates;
}
···
for (SelectorUpdate update : _updateable){
···
}
这里不直接循环 _updates 的原因是防止不断有请求填充了 _updates，导致前面的请求无法返回吗，感觉这里的_updateable 用一个局部变量就可以了，为啥他要作为类的字段
2019-06-22 11:40:08
2022-07-20 14:41:18
2021-12-02 18:17:56
2020-11-16 19:49:53
ManagerSelector 管理 Queue 的好处
1、单线程管理 IO 事件无需加锁操作
2、从 Queue 里获取的 IO 事件可以根据策略选择更高效的处理方式
3、屏蔽 SelectKey 繁琐的感兴趣的设置操作
2020-02-28 23:51:42
case PRODUCE_CONSUME:
_pcMode.increment();
runTask(task);
return true;
case PRODUCE_INVOKE_CONSUME:
_picMode.increment();
invokeTask(task);
return true;
case PRODUCE_EXECUTE_CONSUME:
_pecMode.increment();
execute(task);
return true;
case EXECUTE_PRODUCE_CONSUME:
_epcMode.increment();
runTask(task);
```
老师，看了EatWhatYouKill的代码，在doProduce()方法中有以上内容，来执行生产的任务，第一种是当前线程串行执行，第二种是由生产的线程非阻塞的执行？？第三种是开新线程执行，第四种好像也是当前线程执行，不过每个执行前都有个_xxxMode.increment()，好像是通过这个变量来控制的？不太明白代码里第二种的非阻塞怎么体现，以及第一种和和第四种的区别，好像和_xxxMode这个变量相关，望老师指点下，谢谢！！
2019-08-13 23:52:12
2. 感觉jetty比tomcat更会巧妙的使用资源
3. 评论区的问题和我的好像也差不多，22讲答疑应该会有。
4. 操作系统的知识确实要常识化，到现在都没弄懂select poll epoll 是什么，已经三者之间的区别。
5. 但是看了老师的讲解后，自己渐渐对网络编程好像有兴趣了，也更好奇了，之前从来没有过的感觉。只是现在还不知道从哪入手。
2019-08-06 19:17:34
2019-06-26 21:39:34
另外 ManagedSelector 里为什么有两个 SelectorUpdate 队列，下面一个是不是 Selectable 队列？
private Deque<Selectable> _updateable = new ArrayDeque<>();
2019-06-24 06:21:41
2019-06-24 05:08:45