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Java NIO 与 基于reactor设计模式的事件处理模型

时间:2014-09-15 11:14:28      阅读:312      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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Java NIO非堵塞应用通常适用用在I/O读写等方面,我们知道,系统运行的性能瓶颈通常在I/O读写,包括对端口文件的操作上,过去,在打开一个I/O通道后,read()将一直等待在端口一边读取字节内容,如果没有内容进来,read()也是傻傻的等,这会影响我们程序继续做其他事情,那么改进做法就是开设线程,让线程去等待,但是这样做也是相当耗费资源的。

Java NIO非堵塞技术实际是采取Reactor模式,或者说是Observer模式为我们监察I/O端口,如果有内容进来,会自动通知我们,这样,我们就不必开启多个线程死等,从外界看,实现了流畅的I/O读写,不堵塞了。

Java NIO出现不只是一个技术性能的提高,你会发现网络上到处在介绍它,因为它具有里程碑意义,从JDK1.4开始,Java开始提高性能相关的功能,从而使得Java在底层或者并行分布式计算等操作上已经可以和C或Perl等语言并驾齐驱。

如果你至今还是在怀疑Java的性能,说明你的思想和观念已经完全落伍了,Java一两年就应该用新的名词来定义。从JDK1.5开始又要提供关于线程、并发等新性能的支持,Java应用在游戏等适时领域方面的机会已经成熟,Java在稳定自己中间件地位后,开始蚕食传统C的领域。

NIO的基本原理:

  NIO 有一个主要的类Selector,这个类似一个观察者,只要我们把需要探知的socketchannel告诉Selector,我们接着做别的事情,当有事件发生时,他会通知我们,传回一组SelectionKey,我们读取这些Key,就会获得我们刚刚注册过的socketchannel,然后,我们从这个Channel中读取数据,放心,包准能够读到,接着我们可以处理这些数据。

  Selector内部原理实际是在做一个对所注册的channel的轮询访问,不断的轮询(目前就这一个算法),一旦轮询到一个channel有所注册的事情发生,比如数据来了,他就会站起来报告,交出一把钥匙,让我们通过这把钥匙来读取这个channel的内容。

使用上:

我们结合代码看看使用,在使用上,也在分两个方向,一个是线程处理,一个是用非线程,后者比较简单,看下面代码:

package reactor.section3;

import java.net.InetAddress;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.Socket;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class NBTest1 {
    
    

    private static void printKeyInfo(SelectionKey sk) {
        String s = new String();
        s += "Att: " + (sk.attachment() == null ? "no" : "yes");
        s += ", Read: " + sk.isReadable();
        s += ", Acpt: " + sk.isAcceptable();
        s += ", Cnct: " + sk.isConnectable();
        s += ", Wrt: " + sk.isWritable();
        s += ", Valid: " + sk.isValid();
        s += ", Ops: " + sk.interestOps();
        debug(s);
    }
    private static void debug(String s) {
        System.out.println(s);
    }
    public static void main(String args[]) {
        NBTest1 nbTest = new NBTest1();
        try {
            nbTest.startServer();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    
    private void startServer()  throws Exception{
        int channels = 0;
        int nKeys = 0;
        int currentSelector = 0;

        //使用Selector
        Selector selector = Selector.open();

        //建立Channel 并绑定到9000端口
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),9000); 
        ssc.socket().bind(address);

        //使设定non-blocking的方式。
        ssc.configureBlocking(false);

        //向Selector注册Channel及我们有兴趣的事件
        SelectionKey s = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        printKeyInfo(s);
        while(true) //不断的轮询
        {
            
            debug("NBTest: Starting select");
            //Selector通过select方法通知我们我们感兴趣的事件发生了。
            nKeys = selector.select();
            //如果有我们注册的事情发生了,它的传回值就会大于0
            if(nKeys > 0){
                debug("NBTest: Number of keys after select operation: " +nKeys);
                
                Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
                Iterator i = selectedKeys.iterator();
                while(i.hasNext()){
                    
                    s = (SelectionKey) i.next();
                    printKeyInfo(s);
                    debug("NBTest: Nr Keys in selector: " +selector.keys().size());
                    //一个key被处理完成后,就都被从就绪关键字(ready keys)列表中除去
                    i.remove();
                    if(s.isAcceptable()){
                        // 从channel()中取得我们刚刚注册的channel。
                        Socket socket = ((ServerSocketChannel)s.channel()).accept().socket();
                        SocketChannel sc = socket.getChannel();
                        sc.configureBlocking(false);
                        sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ |SelectionKey.OP_WRITE);
                        System.out.println(++channels);
                    }else{
                        debug("NBTest: Channel not acceptable");
                    }
                }
                
                
                
            }else{
                debug("NBTest: Select finished without any keys.");
            }

        }
        
    }
}

这是一个守候在端口9000的noblock server例子,如果我们编制一个客户端程序,就可以对它进行互动操作,或者使用telnet 主机名 90000 可以链接上。

当前分布式计算 Web Services盛行天下,这些网络服务的底层都离不开对socket的操作。他们都有一个共同的结构:
1. Read request
2. Decode request
3. Process service
4. Encode reply
5. Send reply

写过大中型网络服务器的朋友相信对事件处理模型(有时也叫事件触发模型)不陌生。今天要讲的Reactor就是在事件处理模型中用的比较多的一种设计模式。请大家先看下面的图,有个初步的印象:

bubuko.com,布布扣

bubuko.com,布布扣

在上图中,可以看到主要有以下四种角色:

1. Reactor:
Reactor是Reactor模式中最为关键的角色,它是该模式最终向用户提供接口的类。用户可以向Reactor中注册EventHandler(3),然后Reactor在“反应(react)”的时候,发现用户注册的fd上有事件发生,

就会回调用户的事件处理函数。

2. SynchrousEventDemultiplexer:

SynchrousEventDemultiplexer也是Reactor中一个比较重要的角色,它是Reactor用来检测用户注册的fd上发生的事件的利器,通过过Reactor得知了哪些fd上发什么了什么样的事件,然后以些为依据,来多路分发事件,回调用户的事件处理函数。

3. EventHandler:
EventHander是用户和Reactor打交道的工具,用户通过向Reactor注册自己的EventHandler,可以告知Reactor在特定事件发生的时候该帮我做些什么。

4. ConcreteEventHandler:
ConcreteEventHandler是EventHandler的子类,EventHandler是Reactor所用来规定接口的基类,用户自己的事件处理器都必须从EventHandler继承。

【java reactor代码】

Java的NIO为reactor模式提供了实现的基础机制,它的Selector当发现某个channel有数据时,会通过SlectorKey来告知我们,在此我们实现事件和handler的绑定。

 

参考:java nio  http://www.jdon.com/concurrent/nio.pdf

http://www.cnblogs.com/xuekyo/archive/2013/01/20/2868547.html

Java NIO 与 基于reactor设计模式的事件处理模型

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原文地址:http://www.cnblogs.com/joqk/p/3972402.html

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