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Java NIO 반응기 패턴

巴扎黑
巴扎黑원래의
2016-12-19 11:46:011722검색

Java NIO 리액터 모드 단순 모델

일반적으로 NIO의 리액터 모드는 다음과 같습니다. 하나의 Acceptor(물론 둘 이상이 작동하지만 일반적인 시나리오에서는 하나로 충분함)가 수락을 담당합니다. 특정 알고리즘에 따라 Reactor 풀에서 꺼낸 Reactor에서 등록된 이벤트를 읽고 쓰는 등의 작업을 수행합니다. 이후 이 소켓 채널의 모든 IO 이벤트는 Acceptor와 관련이 없으며, 모두 등록된 Reactor에 의해 처리됩니다.

각 Acceptor와 각 Reactor는 각각 Selector를 보유합니다

물론 각 Acceptor와 Reactor는 스레드여야 합니다(적어도 논리적으로는 스레드여야 함)

간단한 구현 , 세 가지 클래스 NioAcceptor, NioReactor 및 ReactorPool:

package cc.lixiaohui.demo.dp.reator;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Objects;
import java.util.Set;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
/**
 * Acceptor负责处理SelectionKey.OP_ACCEPT事件, 将接收到的SocketChannel注册到Reactor上去
 */
public class NioAcceptor {
private int port;
private String host;
private Selector selector; // Java NIO Selector
private final ServerSocketChannel serverChannel; // Java NIO ServerSocketChannel
private ReactorPool reactorPool; // NioReactor池
private Thread thread; // 工作线程
private volatile boolean stop = false;
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(NioAcceptor.class);
public NioAcceptor(int port, String host, int reactorPoolSize) throws IOException {
this.port = port;
this.host = Objects.requireNonNull(host);
this.reactorPool = new ReactorPool(reactorPoolSize);
selector = Selector.open(); // 创建selector
serverChannel = ServerSocketChannel.open(); // new server socket channel
serverChannel.configureBlocking(false); // in non-blocking mode
serverChannel.bind(new InetSocketAddress(host, port)); // bind
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); // 
}
public void stop() throws InterruptedException {
stop = true;
thread.join();
}
public void start() {
thread = new Thread(new AcceptTask(this));
thread.start();
}
private static class AcceptTask implements Runnable {
NioAcceptor acceptor;
AcceptTask(NioAcceptor acceptor) {
this.acceptor = acceptor;
}
public void run() {
final Selector selector = acceptor.selector;
Set<SelectionKey> keys = null;
while (!acceptor.stop) { // 运行中
try {
selector.select(1000L); // select, 最多等1秒
keys = selector.selectedKeys();
try {
for (SelectionKey key : keys) {
if (key.isValid() && key.isAcceptable()) { // 可accept
SocketChannel channel = acceptor.serverChannel.accept();
channel.configureBlocking(false);
// 取下一个Reactor并把SocketChannel加入到Reactor的注册队列
acceptor.reactorPool.nextReactor().postRegistry(channel);
} else {
key.cancel();
}
}
} finally {
keys.clear();
}
} catch (IOException e) {
logger.error("", e);
}
}
}
}
}
/**
 * Reactor负责SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE等事件
 */
public class NioReactor {
/** 待注册的{@link SocketChannel} 队列 */
private Queue<SocketChannel> registerQueue = new ConcurrentLinkedQueue<SocketChannel>();
private Selector selector;
private volatile boolean stop = false;
private Thread thread;
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(NioReactor.class);
public NioReactor() throws IOException {
selector = Selector.open();
}
public void postRegistry(SocketChannel channel) {
registerQueue.add(channel);
selector.wakeup(); // 唤醒selector, 以便让其即时处理注册
}
public NioReactor start() {
thread = new Thread(new ReactTask(this));
thread.start();
return this;
}
public void stop() throws InterruptedException {
stop = true;
thread.join();
}
/**
* 处理队列里面的待注册的SocketChannel
*/
private void doRegister(Selector selector) {
while (!registerQueue.isEmpty()) {
SocketChannel channel = registerQueue.poll();
try {
// 注册读事件, 写事件无需注册, 写事件是业务驱动的, 当往channel写入 数据未写完时再注册写事件
channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); 
} catch (ClosedChannelException e) {
logger.error("", e);
}
}
}
private void handleWrite(SelectionKey key) {
// TODO 业务写
}
private void handleRead(SelectionKey key) {
// TODO 业务读
}
private static class ReactTask implements Runnable {
NioReactor reactor;
ReactTask(NioReactor reactor) {
this.reactor = reactor;
}
public void run() {
Set<SelectionKey> keys = null;
while (!reactor.stop) {
final Selector selector = reactor.selector;
try {
selector.select(500L);
reactor.doRegister(selector); // 处理注册
keys = selector.selectedKeys();
for (SelectionKey key : keys) {
try {
if (!key.isValid()) { // not valid
key.cancel();
continue;
}
if (key.isReadable()) { // 可读
reactor.handleRead(key);
}
if (key.isWritable()) { // 可写
reactor.handleWrite(key);
}
} catch (Throwable t) {
logger.error("", t);
continue;
}
}
} catch (IOException e) {
logger.error("", e);
}
}
}
}
 }

ReactorPool은 Reactor를 관리하는 데 사용됩니다:

public class ReactorPool extends LinkedList<NioReactor>{
private static final long serialVersionUID = 6525233920805533099L;
private final int capacity;
public ReactorPool(int size) {
this.capacity = size;
}
// 轮询算法取下一个Reactor
public NioReactor nextReactor() throws IOException {
// 新建或从头部拿一个Reactor
NioReactor reactor = size() < capacity ? new NioReactor().start() : poll();
add(reactor);// 加到尾部
return reactor;
}
}


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