【mina指南】mina中的reactor模式(一)
来源:互联网 发布:单片机lcd显示屏汇编 编辑:程序博客网 时间:2024/04/29 07:37
【mina指南】mina中的reactor模式(一)
mina中的reactor模式实现参考了Doug Lea 在《Scalable IO in Java》中的reactor。
从上面来两个图可以看出:与传统的单个Reactor模式实现不同,mina中采用了Multiple Reactor的方式。NioSocketAcceptor和NioProcessor使用不同selector,能够更加充分的榨取服务器的性能。
acctptor主要负责
1. 绑定一个/多个端口,开始监听
2. 处理客户端的建链请求
3. 关闭一个/多个监听端口
processor主要负责
1. 接受客户端发送的数据,并转发给业务逻辑成处理
2. 发送数据到客户端
首先看一个最简单的mina服务端程序,
就这3句话一个服务端程序就ok了,让我们看看,mina在背后做了点什么。
1、NioSocketAcceptor的初始化
1.1 在NioSocketAcceptor的构造函数中,把NioProcessor也构造出来了
1.2 SimpleIoProcessorPool是一个NioProcessor池,默认大小是cpu个数+1,这样能够充分利用多核的cpu
1.3 调用init方法,准备selector
到此,生产线已经装配好,就等按下开关,就可以正常运行了。
2.绑定端口
2.1 在调用NioSocketAcceptor.bind()函数的时候最终调用AbstractPollingIoAcceptor.bind0,这是NioSocketAcceptor的关键所在
2.1.1 通过实现生产者/消费者问题来处理绑定端口开始监听动作,其中生产者是bind动作,消费者在Work.run方法中,registQueue是消息队列
2.1.2 在线程池中启动工作者线程
2.1.3 堵塞直至绑定监听端口成功
真正的绑定端口开始监听动作是在Woker线程中执行的
取消绑定操作与绑定操作类似,暂时先不描述。
3.AbstractPollingIoAcceptor的工作者线程是NioSocketAcceptor的核心所在,完成了以下三个主要功能:
1、处理绑定监听端口请求
2、处理取消监听端口绑定请求
3、处理socket连接请求
1,2主要是在系统初始化或者系统关闭的时候在registerQuerue/cancelQueue中增加一个消息,3是系统运行时NioSocketAcceptor处理socket建链请求的关键。1,2,3的主要内容在工作者线程Work.run方法中。
NioSocketAcceptor继承自父类AbstractPollingIoAcceptor的Worker.run
3.1 首先系统在一个无限循环中不停的允许,处理socket建链请求/端口监听/取消端口监听请求,selectable是一个标志位,初始化的时候置为true,要关闭时候置为false,则系统退出循环。
3.2 使用selector监听是否有连接请求操作。
注意,虽然 boolean selected = select();是一个堵塞操作,但是run方法不会陷入死循环。因为即使没有新的连接请求到达,但是每次bind/unbind都会调用NioSocketAccepto.wakeup唤醒处于select状态的selctor。
而系统退出是,关闭的acceptor的dispose方法最终会调用unbind,所以退出时不会有问题。
3.2 从registerQueue中获取绑定请求消息,开始绑定某个端口,并开始监听,准备相关上下文信息
对于registerHandleres真正完成了对端口的监听
3.2.1 registerHandlers将registerQueue中的所有绑定监听消息取出来,在循环中处理,注意一个细节是,一个绑定监听消息AcceptorOperationFuture可能要绑定监听多个ip的同一个端口
3.2.2 registerHandlers的一个关键动作是
参看NioSocketAcceptor.open方法的实现,发现这就是关键
在这个方法中真正开始监听一个端口,并设置相关细节
1.采用非堵塞方式
2.可从用端口
3.socket读取的缓冲区大小
4.listen队列的长度
并且在selector中注册了对SelectionKey.OP_ACCEPT的关注。
3.2.3 通过 future.setDone();唤醒bind线程,告知绑定操作已经成功,否则bind线程还将继续堵塞。
3.3 如果发现有连接请求过来,则处理之
processHandles是负责完成新建一个连接,并将这个连接交给NioProcessor监控
3.3.1 accept方法创建了一个NioSocketSession,
3.3.2 finishSessionInitialization对这个session进行初始化
3.3.3 将session交给NioProcessor管理,这里有两个地方需要注意
3.3.3.1 processor是一个SimpleIoProcessorPool,里面有个多个NioProcessor,SimpleIoProcessor将轮询取一个processor负责管理新建的NioSocketSession
3.3.3.2 NioProcessor.add方法只是将NioSocketSession放到一个newSessions的队列中,并启动NioProcessor的工作者线程。不会马上生效,要等NioProcessor的worker线程执行addNew的时候,才会真正开始管理新增的session,这个与Acceptor的bind类似
至此NioSocketAcceptor的基本实现已经描述完毕,相信读者对也有一个初步的认识。
思考题:
1. 描述一下NioSocketAcceptor处理一个新连接请求的全过程;
2. 下面代码中,mina做了什么,是怎么关闭监听端口的。
从上面来两个图可以看出:与传统的单个Reactor模式实现不同,mina中采用了Multiple Reactor的方式。NioSocketAcceptor和NioProcessor使用不同selector,能够更加充分的榨取服务器的性能。
acctptor主要负责
1. 绑定一个/多个端口,开始监听
2. 处理客户端的建链请求
3. 关闭一个/多个监听端口
processor主要负责
1. 接受客户端发送的数据,并转发给业务逻辑成处理
2. 发送数据到客户端
首先看一个最简单的mina服务端程序,
- SocketAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor();
- // 设定一个事件处理器
- acceptor.setHandler(new EchoProtocolHandler());
- // 绑定一个监听端口
- acceptor.bind(new InetSocketAddress(PORT));
就这3句话一个服务端程序就ok了,让我们看看,mina在背后做了点什么。
1、NioSocketAcceptor的初始化
1.1 在NioSocketAcceptor的构造函数中,把NioProcessor也构造出来了
- protected AbstractPollingIoAcceptor(IoSessionConfig sessionConfig,
- Class<? extends IoProcessor<T>> processorClass) {
- this(sessionConfig, null, new SimpleIoProcessorPool<T>(processorClass), true);
- }
1.2 SimpleIoProcessorPool是一个NioProcessor池,默认大小是cpu个数+1,这样能够充分利用多核的cpu
- private static final int DEFAULT_SIZE = Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1;
- public SimpleIoProcessorPool(Class<? extends IoProcessor<T>> processorType) {
- this(processorType, null, DEFAULT_SIZE);
- }
1.3 调用init方法,准备selector
- protected void init() throws Exception {
- selector = Selector.open();
- }
到此,生产线已经装配好,就等按下开关,就可以正常运行了。
2.绑定端口
2.1 在调用NioSocketAcceptor.bind()函数的时候最终调用AbstractPollingIoAcceptor.bind0,这是NioSocketAcceptor的关键所在
- protected final Set<SocketAddress> bind0(
- List<? extends SocketAddress> localAddresses) throws Exception {
- /*2.1.1registerQueue是一个待监听动作列表,每次要新绑定一个端口,增加一个register动作,在工作者线程中处理*/
- AcceptorOperationFuture request = new AcceptorOperationFuture(
- localAddresses);
- registerQueue.add(request);
- /*2.1.2 创建并启动工作者线程*/
- startupWorker();
- wakeup();
- //堵塞直至监听成功
- request.awaitUninterruptibly();
- //以下省略
- }
2.1.1 通过实现生产者/消费者问题来处理绑定端口开始监听动作,其中生产者是bind动作,消费者在Work.run方法中,registQueue是消息队列
2.1.2 在线程池中启动工作者线程
2.1.3 堵塞直至绑定监听端口成功
- public class DefaultIoFuture implements IoFuture {
- public IoFuture awaitUninterruptibly() {
- synchronized (lock) {
- while (!ready) {//当ready为true时候,跳出循环
- waiters++;
- try {
- lock.wait(DEAD_LOCK_CHECK_INTERVAL);
- } catch (InterruptedException ie) {
- // Do nothing : this catch is just mandatory by contract
- } finally {
- waiters--;
- if (!ready) {
- checkDeadLock();
- }
- }
- }
- }
- return this;
- }
- }
真正的绑定端口开始监听动作是在Woker线程中执行的
取消绑定操作与绑定操作类似,暂时先不描述。
3.AbstractPollingIoAcceptor的工作者线程是NioSocketAcceptor的核心所在,完成了以下三个主要功能:
1、处理绑定监听端口请求
2、处理取消监听端口绑定请求
3、处理socket连接请求
1,2主要是在系统初始化或者系统关闭的时候在registerQuerue/cancelQueue中增加一个消息,3是系统运行时NioSocketAcceptor处理socket建链请求的关键。1,2,3的主要内容在工作者线程Work.run方法中。
NioSocketAcceptor继承自父类AbstractPollingIoAcceptor的Worker.run
- private class Worker implements Runnable {
- public void run() {
- int nHandles = 0;
- while (selectable) {
- try {
- // Detect if we have some keys ready to be processed
- boolean selected = select();
- // this actually sets the selector to OP_ACCEPT,
- // and binds to the port in which this class will
- // listen on
- nHandles += registerHandles();
- if (selected) {
- processHandles(selectedHandles());
- }
- // check to see if any cancellation request has been made.
- nHandles -= unregisterHandles();
- if (nHandles == 0) {
- synchronized (lock) {
- if (registerQueue.isEmpty()
- && cancelQueue.isEmpty()) {
- worker = null;
- break;
- }
- }
- }
- } catch (Throwable e) {
- ExceptionMonitor.getInstance().exceptionCaught(e);
- try {
- Thread.sleep(1000);
- } catch (InterruptedException e1) {
- ExceptionMonitor.getInstance().exceptionCaught(e1);
- }
- }
- }
- if (selectable && isDisposing()) {
- selectable = false;
- try {
- if (createdProcessor) {
- processor.dispose();
- }
- } finally {
- try {
- synchronized (disposalLock) {
- if (isDisposing()) {
- destroy();
- }
- }
- } catch (Exception e) {
- ExceptionMonitor.getInstance().exceptionCaught(e);
- } finally {
- disposalFuture.setDone();
- }
- }
- }
- }
3.1 首先系统在一个无限循环中不停的允许,处理socket建链请求/端口监听/取消端口监听请求,selectable是一个标志位,初始化的时候置为true,要关闭时候置为false,则系统退出循环。
3.2 使用selector监听是否有连接请求操作。
- public void run() {
- int nHandles = 0;
- while (selectable) {
- try {
- // Detect if we have some keys ready to be processed
- boolean selected = select();
- //以下省略
- }
注意,虽然 boolean selected = select();是一个堵塞操作,但是run方法不会陷入死循环。因为即使没有新的连接请求到达,但是每次bind/unbind都会调用NioSocketAccepto.wakeup唤醒处于select状态的selctor。
- protected void wakeup() {
- selector.wakeup();
- }
而系统退出是,关闭的acceptor的dispose方法最终会调用unbind,所以退出时不会有问题。
3.2 从registerQueue中获取绑定请求消息,开始绑定某个端口,并开始监听,准备相关上下文信息
- public void run() {
- int nHandles = 0;
- while (selectable) {
- try {
- // Detect if we have some keys ready to be processed
- boolean selected = select();
- // this actually sets the selector to OP_ACCEPT,
- // and binds to the port in which this class will
- // listen on
- nHandles += registerHandles();
- //以下省略
- }
对于registerHandleres真正完成了对端口的监听
- private int registerHandles() {
- for (;;) {
- AcceptorOperationFuture future = registerQueue.poll();
- if (future == null) {
- return 0;
- }
- Map<SocketAddress, H> newHandles = new HashMap<SocketAddress, H>();
- List<SocketAddress> localAddresses = future.getLocalAddresses();
- try {
- for (SocketAddress a : localAddresses) {
- H handle = open(a);
- newHandles.put(localAddress(handle), handle);
- }
- boundHandles.putAll(newHandles);
- // and notify.
- future.setDone();
- return newHandles.size();
- } catch (Exception e) {
- future.setException(e);
- } finally {
- // Roll back if failed to bind all addresses.
- if (future.getException() != null) {
- for (H handle : newHandles.values()) {
- try {
- close(handle);
- } catch (Exception e) {
- ExceptionMonitor.getInstance().exceptionCaught(e);
- }
- }
- wakeup();
- }
- }
- }
- }
3.2.1 registerHandlers将registerQueue中的所有绑定监听消息取出来,在循环中处理,注意一个细节是,一个绑定监听消息AcceptorOperationFuture可能要绑定监听多个ip的同一个端口
3.2.2 registerHandlers的一个关键动作是
- H handle = open(a);
参看NioSocketAcceptor.open方法的实现,发现这就是关键
- protected ServerSocketChannel open(SocketAddress localAddress)
- throws Exception {
- ServerSocketChannel c = ServerSocketChannel.open();
- boolean success = false;
- try {
- c.configureBlocking(false);
- // Configure the server socket,
- c.socket().setReuseAddress(isReuseAddress());
- // XXX: Do we need to provide this property? (I think we need to remove it.)
- c.socket().setReceiveBufferSize(
- getSessionConfig().getReceiveBufferSize());
- // and bind.
- c.socket().bind(localAddress, getBacklog());
- c.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
- success = true;
- } finally {
- if (!success) {
- close(c);
- }
- }
- return c;
- }
在这个方法中真正开始监听一个端口,并设置相关细节
1.采用非堵塞方式
2.可从用端口
3.socket读取的缓冲区大小
4.listen队列的长度
并且在selector中注册了对SelectionKey.OP_ACCEPT的关注。
3.2.3 通过 future.setDone();唤醒bind线程,告知绑定操作已经成功,否则bind线程还将继续堵塞。
3.3 如果发现有连接请求过来,则处理之
- private class Worker implements Runnable {
- public void run() {
- int nHandles = 0;
- while (selectable) {
- try {
- // Detect if we have some keys ready to be processed
- boolean selected = select();
- // this actually sets the selector to OP_ACCEPT,
- // and binds to the port in which this class will
- // listen on
- nHandles += registerHandles();
- if (selected) {
- processHandles(selectedHandles());
- }
- //以下省略
processHandles是负责完成新建一个连接,并将这个连接交给NioProcessor监控
- private void processHandles(Iterator<H> handles) throws Exception {
- while (handles.hasNext()) {
- H handle = handles.next();
- handles.remove();
- T session = accept(processor, handle);
- if (session == null) {
- break;
- }
- finishSessionInitialization(session, null, null);
- // add the session to the SocketIoProcessor
- session.getProcessor().add(session);
- }
- }
3.3.1 accept方法创建了一个NioSocketSession,
3.3.2 finishSessionInitialization对这个session进行初始化
3.3.3 将session交给NioProcessor管理,这里有两个地方需要注意
3.3.3.1 processor是一个SimpleIoProcessorPool,里面有个多个NioProcessor,SimpleIoProcessor将轮询取一个processor负责管理新建的NioSocketSession
3.3.3.2 NioProcessor.add方法只是将NioSocketSession放到一个newSessions的队列中,并启动NioProcessor的工作者线程。不会马上生效,要等NioProcessor的worker线程执行addNew的时候,才会真正开始管理新增的session,这个与Acceptor的bind类似
- public final void add(T session) {
- if (isDisposing()) {
- throw new IllegalStateException("Already disposed.");
- }
- newSessions.add(session);
- startupWorker();
- }
至此NioSocketAcceptor的基本实现已经描述完毕,相信读者对也有一个初步的认识。
思考题:
1. 描述一下NioSocketAcceptor处理一个新连接请求的全过程;
2. 下面代码中,mina做了什么,是怎么关闭监听端口的。
- NioSocketAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor();
- //省略
- accetpro.dispose();
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