Reactor模式和NIO
板橋里人 jdon.com 2002/11/08
本文可看成是對Doug Lea Scalable IO in Java一文的翻譯。
當前分布式計算 Web Services盛行天下，這些網絡服務的底層都離不開對socket的操作。他們都有一個共同的結構：
1. Read request
2. Decode request
3. Process service
4. Encode reply
5. Send reply
經典的網絡服務的設計如下圖，在每個線程中完成對數據的處理：
但這種模式在用戶負載增加時，性能將下降非常的快。我們需要重新尋找一個新的方案，保持數據處理的流暢，很顯然，事件觸發機制是最好的解決辦法，當有事件發生時，會觸動handler,然后開始數據的處理。
Reactor模式類似于AWT中的Event處理：
Reactor模式參與者
1.Reactor 負責響應IO事件，一旦發生，廣播發送給相應的Handler去處理,這類似于AWT的thread
2.Handler 是負責非堵塞行為，類似于AWT ActionListeners；同時負責將handlers與event事件綁定，類似于AWT addActionListener
如圖：
Java的NIO為reactor模式提供了實現的基礎機制，它的Selector當發現某個channel有數據時，會通過SlectorKey來告知我們，在此我們實現事件和handler的綁定。
我們來看看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如果發現channel有OP_ACCEPT或READ事件發生，下列遍歷就會進行。
while (it.hasNext())
//來一個事件 第一次觸發一個accepter線程
//以后觸發SocketReadHandler
dispatch((SelectionKey)(it.next()));
selected.clear();
}
}catch (IOException ex) {
logger.debug("reactor stop!"+ex);
}
}
//運行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)
//調用Handler來處理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和可能會發生事件的channel鏈接在一起，當發生事件時，可以立即觸發相應鏈接的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 下一步有事件觸發時，將調用本類的run方法。
//參看dispatch(SelectionKey k)
sk.attach(this);
//同時將SelectionKey標記為可讀，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里面又執行了一次attach，這樣，覆蓋前面的Acceptor，下次該Handler又有READ事件發生時，將直接觸發Handler.從而開始了數據的讀 處理 寫 發出等流程處理。
將數據讀出后，可以將這些數據處理線程做成一個線程池，這樣，數據讀出后，立即扔到線程池中，這樣加速處理速度：
更進一步，我們可以使用多個Selector分別處理連接和讀事件。
一個高性能的Java網絡服務機制就要形成，激動人心的集群并行計算即將實現。
轉自：http://www.jdon.com/concurrent/reactor.htm