Reactor模式和NIO
板橋里人 jdon.com 2002/11/08
本文可看成是對(duì)Doug Lea Scalable IO in Java一文的翻譯。
當(dāng)前分布式計(jì)算 Web Services盛行天下，這些網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的底層都離不開(kāi)對(duì)socket的操作。他們都有一個(gè)共同的結(jié)構(gòu)：
1. Read request
2. Decode request
3. Process service
4. Encode reply
5. Send reply
經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的設(shè)計(jì)如下圖，在每個(gè)線程中完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理：
但這種模式在用戶負(fù)載增加時(shí)，性能將下降非常的快。我們需要重新尋找一個(gè)新的方案，保持?jǐn)?shù)據(jù)處理的流暢，很顯然，事件觸發(fā)機(jī)制是最好的解決辦法，當(dāng)有事件發(fā)生時(shí)，會(huì)觸動(dòng)handler,然后開(kāi)始數(shù)據(jù)的處理。
Reactor模式類似于AWT中的Event處理：
Reactor模式參與者
1.Reactor 負(fù)責(zé)響應(yīng)IO事件，一旦發(fā)生，廣播發(fā)送給相應(yīng)的Handler去處理,這類似于AWT的thread
2.Handler 是負(fù)責(zé)非堵塞行為，類似于AWT ActionListeners；同時(shí)負(fù)責(zé)將handlers與event事件綁定，類似于AWT addActionListener
如圖：
Java的NIO為reactor模式提供了實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)機(jī)制，它的Selector當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)channel有數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)通過(guò)SlectorKey來(lái)告知我們，在此我們實(shí)現(xiàn)事件和handler的綁定。
我們來(lái)看看Reactor模式代碼:
public class Reactor implements Runnable{
final Selector selector;
final ServerSocketChannel serverSocket;
Reactor(int port) throws IOException {
selector = Selector.open();
serverSocket = ServerSocketChannel.open();
InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),port);
serverSocket.socket().bind(address);
serverSocket.configureBlocking(false);
//向selector注冊(cè)該channel
SelectionKey sk =serverSocket.register(selector,SelectionKey.OP_ACCEPT);
logger.debug("-->Start serverSocket.register!");
//利用sk的attache功能綁定Acceptor 如果有事情，觸發(fā)Acceptor
sk.attach(new Acceptor());
logger.debug("-->attach(new Acceptor()!");
}
public void run() { // normally in a new Thread
try {
while (!Thread.interrupted())
{
selector.select();
Set selected = selector.selectedKeys();
Iterator it = selected.iterator();
//Selector如果發(fā)現(xiàn)channel有OP_ACCEPT或READ事件發(fā)生，下列遍歷就會(huì)進(jìn)行。
while (it.hasNext())
//來(lái)一個(gè)事件 第一次觸發(fā)一個(gè)accepter線程
//以后觸發(fā)SocketReadHandler
dispatch((SelectionKey)(it.next()));
selected.clear();
}
}catch (IOException ex) {
logger.debug("reactor stop!"+ex);
}
}
//運(yùn)行Acceptor或SocketReadHandler
void dispatch(SelectionKey k) {
Runnable r = (Runnable)(k.attachment());
if (r != null){
// r.run();
}
}
class Acceptor implements Runnable { // inner
public void run() {
try {
logger.debug("-->ready for accept!");
SocketChannel c = serverSocket.accept();
if (c != null)
//調(diào)用Handler來(lái)處理channel
new SocketReadHandler(selector, c);
}
catch(IOException ex) {
logger.debug("accept stop!"+ex);
}
}
}
}
|
以上代碼中巧妙使用了SocketChannel的attach功能，將Hanlder和可能會(huì)發(fā)生事件的channel鏈接在一起，當(dāng)發(fā)生事件時(shí)，可以立即觸發(fā)相應(yīng)鏈接的Handler。
再看看Handler代碼:
| public class SocketReadHandler implements Runnable {
public static Logger logger = Logger.getLogger(SocketReadHandler.class);
private Test test=new Test();
final SocketChannel socket;
final SelectionKey sk;
static final int READING = 0, SENDING = 1;
int state = READING;
public SocketReadHandler(Selector sel, SocketChannel c)
throws IOException {
socket = c;
socket.configureBlocking(false);
sk = socket.register(sel, 0);
//將SelectionKey綁定為本Handler 下一步有事件觸發(fā)時(shí)，將調(diào)用本類的run方法。
//參看dispatch(SelectionKey k)
sk.attach(this);
//同時(shí)將SelectionKey標(biāo)記為可讀，以便讀取。
sk.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
sel.wakeup();
}
public void run() {
try{
// test.read(socket,input);
readRequest() ;
}catch(Exception ex){
logger.debug("readRequest error"+ex);
}
}
/**
* 處理讀取data
* @param key
* @throws Exception
*/
private void readRequest() throws Exception {
ByteBuffer input = ByteBuffer.allocate(1024);
input.clear();
try{
int bytesRead = socket.read(input);
......
//激活線程池 處理這些request
requestHandle(new Request(socket,btt));
.....
}catch(Exception e) {
}
}
|
注意在Handler里面又執(zhí)行了一次attach，這樣，覆蓋前面的Acceptor，下次該Handler又有READ事件發(fā)生時(shí)，將直接觸發(fā)Handler.從而開(kāi)始了數(shù)據(jù)的讀 處理 寫 發(fā)出等流程處理。
將數(shù)據(jù)讀出后，可以將這些數(shù)據(jù)處理線程做成一個(gè)線程池，這樣，數(shù)據(jù)讀出后，立即扔到線程池中，這樣加速處理速度：
更進(jìn)一步，我們可以使用多個(gè)Selector分別處理連接和讀事件。
一個(gè)高性能的Java網(wǎng)絡(luò)服務(wù)機(jī)制就要形成，激動(dòng)人心的集群并行計(jì)算即將實(shí)現(xiàn)。
轉(zhuǎn)自：http://www.jdon.com/concurrent/reactor.htm