Reactor模式和NIO(转载)

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，很显然，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:

Java代码

1. publicclassReactorimplementsRunnable{
3. 　　finalSelectorselector;
4. finalServerSocketChannelserverSocket;
5. 　　Reactor(intport)throwsIOException{
6. 　　　　selector=Selector.open();
7. 　　　　serverSocket=ServerSocketChannel.open();
8. 　　　　InetSocketAddressaddress=newInetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),port);
9. 　　　　serverSocket.socket().bind(address);
10. 　　　　serverSocket.configureBlocking(false);
11. 　　　　//向selector注册该channel
12. 　　　　SelectionKeysk=serverSocket.register(selector,SelectionKey.OP_ACCEPT);
13. 　　　　logger.debug("-->StartserverSocket.register!");
14. //利用sk的attache功能绑定Acceptor如果有事情，触发Acceptor
15. 　　　　sk.attach(newAcceptor());
16. 　　　　logger.debug("-->attach(newAcceptor()!");
17. 　　}
18. voidrun(){//normallyinanewThread
19. 　　　　try{
20. while(!Thread.interrupted())
21. 　　　　{
22. 　　　　　　selector.select();
23. 　　　　　　Setselected=selector.selectedKeys();
24. 　　　　　　Iteratorit=selected.iterator();
25. 　　　　　　//Selector如果发现channel有OP_ACCEPT或READ事件发生，下列遍历就会进行。
26. 　　　　　　while(it.hasNext())
27. 　　　　　　　　//来一个事件第一次触发一个accepter线程
28. //以后触发SocketReadHandler
29. 　　　　　　　　dispatch((SelectionKey)(it.next()));
30. 　　　　　　　　selected.clear();
31. 　　　　　　}
32. 　　　　}catch(IOExceptionex){
33. 　　　　　　　　logger.debug("reactorstop!"+ex);
34. 　　　　}
35. 　　//运行Acceptor或SocketReadHandler
36. voiddispatch(SelectionKeyk){
37. 　　　　Runnabler=(Runnable)(k.attachment());
38. if(r!=null){
39. //r.run();
40. classAcceptorimplementsRunnable{//inner
41. voidrun(){
42. 　　　　　　logger.debug("-->readyforaccept!");
43. 　　　　　　SocketChannelc=serverSocket.accept();
44. if(c!=null)
45. //调用Handler来处理channel
46. 　　　　　　　　newSocketReadHandler(selector,c);
47. 　　　　　　logger.debug("acceptstop!"+ex);
48. }

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:

classSocketReadHandlerstaticLoggerlogger=Logger.getLogger(SocketReadHandler.class);

privateTesttest=newTest();

finalSocketChannelsocket;

finalSelectionKeysk;

staticfinalintREADING=0,SENDING=1;

intstate=READING;

publicSocketReadHandler(Selectorsel,SocketChannelc)

　　　　socket=c;

　　　　socket.configureBlocking( 　　　　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(SelectionKeyk)

this);

//同时将SelectionKey标记为可读，以便读取。

　　　　sk.interestOps(SelectionKey.OP_READ);

　　　　sel.wakeup();

//test.read(socket,input);

　　　　　　readRequest();

catch(Exceptionex){

　　　　logger.debug("readRequesterror"+ex);

/**

*处理读取data

*@paramkey

*@throwsException

*/

privatevoidreadRequest()throwsException{

　　ByteBufferinput=ByteBuffer.allocate(1024);

　　input.clear();

intbytesRead=socket.read(input);

　　　　......

//激活线程池处理这些request

　　　　requestHandle(newRequest(socket,btt));

　　　　.....

　　}catch(Exceptione){

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：

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。