nio實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的reactor模型server

nio涉及的類和方法

buffer

nio的buffer本質(zhì)上是,一塊內(nèi)存區(qū)域。被封裝到Buffer類里,并提供一組方法硬霍,供(channel)讀寫數(shù)據(jù)。

  1. 讀寫數(shù)據(jù)分如下4個(gè)步驟:
  • 寫入數(shù)據(jù)到Buffer
  • 調(diào)用flip()方法
  • 從Buffer中讀取數(shù)據(jù)
  • 調(diào)用clear()方法或者compact()方法

當(dāng)向buffer寫入數(shù)據(jù)時(shí)笼裳,buffer會(huì)記錄下寫了多少數(shù)據(jù)唯卖。一旦要讀取數(shù)據(jù)粱玲,需要通過(guò)flip()方法將Buffer從寫模式切換到讀模式。在讀模式下拜轨,可以讀取之前寫入到buffer的所有數(shù)據(jù)抽减。

一旦讀完了所有的數(shù)據(jù),就需要清空緩沖區(qū)橄碾,讓它可以再次被寫入卵沉。有兩種方式能清空緩沖區(qū):調(diào)用clear()或compact()方法。clear()方法會(huì)清空整個(gè)緩沖區(qū)法牲。compact()方法只會(huì)清除已經(jīng)讀過(guò)的數(shù)據(jù)史汗。任何未讀的數(shù)據(jù)都被移到緩沖區(qū)的起始處,新寫入的數(shù)據(jù)將放到緩沖區(qū)未讀數(shù)據(jù)的后面

  1. buffer的分配
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
  1. buffer的類型
  • ByteBuffer
  • MappedByteBuffer
  • CharBuffer
  • DoubleBuffer
  • FloatBuffer
  • IntBuffer
  • LongBuffer
  • ShortBuffer
  1. buffer中寫數(shù)據(jù)
    一種是調(diào)用buffer的put方法拒垃,一種是從channel中獲取停撞。
byteBuffer.put(new byte[127]);
//channel read是buffer的寫
clientChannel.read(byteBuffer);
  1. buffer讀數(shù)據(jù)
    讀數(shù)據(jù)前要調(diào)用flip(),切換到讀模式下悼瓮。
    一種是調(diào)用buffer的get方法戈毒,一種是往channel寫入
//保證讀取的內(nèi)容從頭開始,并且讀取的長(zhǎng)度是已經(jīng)寫入的長(zhǎng)度
byteBuffer.flip();
byteBuffer.get();
clientChannel.write(byteBuffer);
  1. clear()與compact()方法
    讀完Buffer中的數(shù)據(jù)横堡,如果需要讓Buffer準(zhǔn)備好再次被寫入埋市。可以通過(guò)clear()或compact()方法來(lái)完成命贴。

如果Buffer中有一些未讀的數(shù)據(jù)道宅,調(diào)用clear()方法,數(shù)據(jù)將“被遺忘”套么,意味著不再有任何標(biāo)記會(huì)告訴你哪些數(shù)據(jù)被讀過(guò)培己,哪些還沒(méi)有。

如果Buffer中仍有未讀的數(shù)據(jù)胚泌,且后續(xù)還需要這些數(shù)據(jù),但是此時(shí)想要先先寫些數(shù)據(jù)肃弟,那么使用compact()方法玷室。

select
  1. select的創(chuàng)建
Selector selector = Selector.open();
  1. select()方法
    select方法會(huì)阻塞

reactor模型在nio的基礎(chǔ)上
(1)有個(gè)主線程(Accept)去接收讀寫事件。具體的處理線程(Process)去處理讀寫請(qǐng)求(使用線程池)笤受。
(2)引入隊(duì)列的概念穷缤,比如把寫請(qǐng)求事件放到隊(duì)列里,process去消費(fèi)隊(duì)列箩兽,去處理寫處理津肛。
*

還是以echo功能為例子。事件簡(jiǎn)單的reactor模型

package com.lxqn.jiapeng.reactorO;

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.Set;

/**
 * 主線程 Accept功能 接收器
 * Created by jiapeng on 2017/10/7.
 */
public class NIOServer {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Selector selector = Selector.open();
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(9998));
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        int coreNum = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
        Processor[] processors = new Processor[coreNum];
        for (int i = 0; i < processors.length; i++) {
            processors[i] = new Processor();
        }
        int index = 0;
        while (true) {
            int n=selector.select(1000);
            if (n == 0) {
                System.out.print(".");
                continue;
            }
            System.out.println("n="+n);

            if(n>0){
                Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
                for (SelectionKey key : keys) {
                    keys.remove(key);
                    if (key.isAcceptable()) {
                        ServerSocketChannel acceptServerSocketChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();
                        SocketChannel socketChannel = acceptServerSocketChannel.accept();
                        socketChannel.configureBlocking(false);
                        System.out.println("Accept request from {}" + socketChannel.getRemoteAddress());
                        Processor processor = processors[(int) ((index++) % coreNum)];
                        processor.addChannel(socketChannel);
                        processor.wakeup();
                    }
                }
            }

        }
    }
}
package com.lxqn.jiapeng.reactorO;

import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.nio.channels.spi.SelectorProvider;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 具體處理網(wǎng)絡(luò)IO的類
 * Created by jiapeng on 2017/10/7.
 */
public class Processor {
    //使用線程池汗贫,大小為核數(shù)的2倍
    private static final ExecutorService service =
            Executors.newFixedThreadPool(2 * Runtime.getRuntime().availableProcessors());
    private Selector selector;

    //寫操作隊(duì)列身坐,
    protected ConcurrentLinkedQueue<SelectionKey> toWrite;

    public Processor() throws IOException {
        this.selector = SelectorProvider.provider().openSelector();
        toWrite=new ConcurrentLinkedQueue<SelectionKey>();
        start();
    }
    public void addChannel(SocketChannel socketChannel) throws ClosedChannelException {
        socketChannel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ,ByteBuffer.allocate(1024));
    }
    public void wakeup() {
        this.selector.wakeup();
    }
    public void start() {
        service.submit(() -> {
            while (true) {
                int n=selector.select(1000);
                if (n == 0) {
                    continue;
                }
                if(n>0){
                    System.out.println("process n="+n);
                    Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
                    Iterator<SelectionKey> iterator = keys.iterator();
                    while (iterator.hasNext()) {
                        SelectionKey key = iterator.next();
                        iterator.remove();
                        if (key.isReadable()) {
                            ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
                            SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
                            int count = socketChannel.read(buffer);
                            System.out.println("count="+count);
                            if (count < 0) {
                                socketChannel.close();
                                key.cancel();
                                System.out.println("Read ended"+socketChannel);
                                continue;
                            } else if (count == 0) {
                                System.out.println("Message size is 0"+socketChannel);
                                continue;
                            } else {
                                System.out.println("Read message"+socketChannel+" message="+new String(buffer.array()));
                                key.interestOps(SelectionKey.OP_WRITE);
                            }
                        }
                        if (key.isWritable()) {
                            System.out.println("start write");
                            toWrite.offer(key);
                        }
                        //模擬隊(duì)列處理的操作
                        SelectionKey writableKey=null;
                        while((writableKey=toWrite.poll())!=null) {
                            System.out.println("toWrite operation");
                            write(writableKey);
                        }
                    }
                }
            }
        });
    }

    private void write(SelectionKey key) throws IOException{
        ByteBuffer buf = (ByteBuffer) key.attachment();
        //make buffer ready for read
        buf.flip();
        SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel();
        clientChannel.write(buf);
        if (!buf.hasRemaining()) {
            //交替注冊(cè)讀寫操作秸脱,實(shí)現(xiàn)echo的功能
            key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
        }
        //清空buffer,清理已讀取長(zhǎng)度的buffer
        buf.compact();
        System.out.println("toWrite"+buf.toString()+" message="+new String(buf.array()));
    }

}
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