NIO Reactor模式

Reactor模式和NIO——转:

本文可看成是对Doug Lea Scalable IO in Java一文的翻译。

当前分布式计算 Web Services盛行天下,这些网络服务的底层都离不开对socket的操作。

他们都有一个共同的结构:
1. Read request
2. Decode request
3. Process service
4. Encode reply
5. Send reply

经典的网络服务设计如下图,在每个线程中完成对数据的处理:

但这种模式在用户负载增加时,性能将下降非常的快。我们需要重新寻找一个新的方案,保持数据处理的流畅,

事件触发机制是最好的解决办法,当有事件发生时,会触动handler,然后开始数据的处理。

Reactor模式类似于AWT中的Event处理:

Reactor模式参与者

1.Reactor 负责响应IO事件,一旦发生,广播发送给相应的Handler去处理,这类似于AWT的thread
2.Handler 是负责非堵塞行为,类似于AWT ActionListeners;同时负责将handlers与event事件绑定,类似于AWT addActionListener

如图:

Java的NIO为reactor模式提供了实现的基础机制,它的Selector当发现某个channel有数据时,会通过SlectorKey来告知我们,在此我们实现事件和handler的绑定。

我们来看看Reactor模式代码:

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注册该channel
     SelectionKey sk =serverSocket.register(selector,SelectionKey.OP_ACCEPT);

    logger.debug("-->Start serverSocket.register!");

    //利用sk的attache功能绑定Acceptor 如果有事情,触发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如果发现channel有OP_ACCEPT或READ事件发生,下列遍历就会进行。
      while (it.hasNext())
        //来一个事件 第一次触发一个accepter线程
        //以后触发SocketReadHandler
        dispatch((SelectionKey)(it.next()));
        selected.clear();
      }
    }catch (IOException ex) {
        logger.debug("reactor stop!"+ex);
    }
  }

  //运行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)
        //调用Handler来处理channel
        new SocketReadHandler(selector, c);
      }
    catch(IOException ex) {
      logger.debug("accept stop!"+ex);
    }
    }
  }
}

以上代码中巧妙使用了SocketChannel的attach功能,将Hanlder和可能会发生事件的channel链接在一起,当发生事件时,可以立即触发相应链接的Handler。

再看看Handler代码:

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);

    //将SelectionKey绑定为本Handler 下一步有事件触发时,将调用本类的run方法。
    //参看dispatch(SelectionKey k)
    sk.attach(this);

    //同时将SelectionKey标记为可读,以便读取。
    sk.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
    sel.wakeup();
  }

  public void run() {
    try{
    // test.read(socket,input);
      readRequest() ;
    }catch(Exception ex){
    logger.debug("readRequest error"+ex);
    }
  }

/**
* 处理读取data
* @param key
* @throws Exception
*/
private void readRequest() throws Exception {

  ByteBuffer input = ByteBuffer.allocate(1024);
  input.clear();
  try{

    int bytesRead = socket.read(input);

    ......

    //激活线程池 处理这些request
    requestHandle(new Request(socket,btt));

    .....

  }catch(Exception e) {
  }

}

注意在Handler里面又执行了一次attach,这样,覆盖前面的Acceptor,下次该Handler又有READ事件发生时,将直接触发Handler.从而开始了数据的读 处理 写 发出等流程处理。

将数据读出后,可以将这些数据处理线程做成一个线程池,这样,数据读出后,立即扔到线程池中,这样加速处理速度:

更进一步,我们可以使用多个Selector分别处理连接和读事件。

一个高性能的Java网络服务机制就要形成,激动人心的集群并行计算即将实现。

时间: 2024-12-11 11:05:55

NIO Reactor模式的相关文章

Nio学习3——基础模型:Reactor模式和多路复用

Reactor模式和NIO 本文可看成是对Doug Lea Scalable IO in Java一文的翻译. 当前分布式计算 Web Services盛行天下,这些网络服务的底层都离不开对socket的操作.他们都有一个共同的结构: 1. Read request 2. Decode request 3. Process service 4. Encode reply 5. Send reply 经典的网络服务的设计如下图,在每个线程中完成对数据的处理: 但这种模式在用户负载增加时,性能将下降

Nio学习5——对NIO.2(AIO) Reactor模式封装的拆解

我们通过nio学习了Reactor模式,但是在java7中又出现了NIO.2,新的异步框架出来了,在上节中的服务端视线中看不到Reactor的影子了,但是Netty in action中写到:But notice that NIO.2 handles threading and the creation of the so-called event loop for you.所以模式还是没变,只是封装了而已!那让我们来分解下AIO(NIO.2)的封装吧! 首先看下AsynchronousServ

reactor模式与java nio

?? Reactor是由Schmidt, Douglas C提出的一种模式,在高并发server实现中广泛採用. 改模式採用事件驱动方式,当事件出现时,后调用对应的事件处理代码(Event Handler). 这个模式是高并发server的基础.如nginx和lighttpd. 这两种对大并发,但每一个请求处理都非常快的场景非常适合. 通常的web訪问就是这个特点. 结构 包含了5个部分,当中handle和Synchronous Event Demultiplexer有OS实现. Handles

java NIO的多路复用及reactor模式【转载】

本文转载自:http://www.blogjava.net/hello-yun/archive/2012/10/17/389729.html java nio从1.4版本就出现了,而且依它优异的性能赢得了广大java开发爱好者的信赖.我很纳闷,为啥我到现在才接触,难道我不是爱好者,难道nio不优秀.经过长达半分钟的思考,我意识到:时候未到.以前总是写那些老掉牙的web程序,唉,好不容易翻身啦,现在心里好受多了.因为真不想自己到了30岁,还在说,我会ssh,会ssi,精通javascript,精通

Java进阶知识点5:服务端高并发的基石 - NIO与Reactor模式以及AIO与Proactor模式

一.背景 要提升服务器的并发处理能力,通常有两大方向的思路. 1.系统架构层面.比如负载均衡.多级缓存.单元化部署等等. 2.单节点优化层面.比如修复代码级别的性能Bug.JVM参数调优.IO优化等等. 一般来说,系统架构的合理程度,决定了系统在整体性能上的伸缩性(高伸缩性,简而言之就是可以很任性,性能不行就加机器,加到性能足够为止):而单节点在性能上的优化程度,决定了单个请求的时延,以及要达到期望的性能,所需集群规模的大小.两者双管齐下,才能快速构建出性能良好的系统. 今天,我们就聊聊在单节点

【转】Netty那点事(四)Netty与Reactor模式

[原文]https://github.com/code4craft/netty-learning/blob/master/posts/ch4-reactor.md 一:Netty.NIO.多线程? 时隔很久终于又更新了!之前一直迟迟未动也是因为积累不够,后面比较难下手.过年期间@李林锋hw发布了一个Netty5.0架构剖析和源码解读 http://vdisk.weibo.com/s/C9LV9iVqH13rW/1391437855,看完也是收获不少.前面的文章我们分析了Netty的结构,这次咱们

高性能IO设计中的Reactor模式与Proactor模式

在高性能的IO设计中,有两个比较著名的模式Reactor和Proactor模式,其中Reactor模式用于同步I/O,而Proactor运用于异步I/O操作.在比较这两个模式之前,我们首先要搞明白几个概念.什么是阻塞和非阻塞?什么是同步和异步?同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的,同步指的是用户进程触发IO操作并等待或者轮询的去查看IO操作是否就绪,而异步是指用户进程触发IO操作以后便开始做自己的事情,而当IO操作已经完成的时候会得到IO完成的通知(异步的特点就是通知).而阻塞和非阻塞是针

Reactor 模式的简单实现

Reactor 模式简单实现 在网上有部分文章在描述Netty时,会提到Reactor.这个Reactor到底是什么呢?为了搞清楚Reactor到底是什么鬼,我写了一个简单的Demo,来帮助大家理解他. 网上是这么描述Reactor的: The Reactor design pattern handles service requests that are delivered concurrently to an application by one or more clients. Each

高性能IO之Reactor模式

讲到高性能IO绕不开Reactor模式,它是大多数IO相关组件如Netty.Redis在使用的IO模式,为什么需要这种模式,它是如何设计来解决高性能并发的呢? 最最原始的网络编程思路就是服务器用一个while循环,不断监听端口是否有新的套接字连接,如果有,那么就调用一个处理函数处理,类似:while(true){ socket = accept(); handle(socket) } 这种方法的最大问题是无法并发,效率太低,如果当前的请求没有处理完,那么后面的请求只能被阻塞,服务器的吞吐量太低.