多线程Reactor模式旨在分配多个reactor每一个reactor独立拥有一个selector,在网络通信中大体设计为负责连接的主Reactor,其中在主Reactor的run函数中若selector检测到了连接事件的发生则dispatch该事件。

让负责管理连接的Handler处理连接,其中在这个负责连接的Handler处理器中创建子Handler用以处理IO请求。这样一来连接请求与IO请求分开执行提高通道的并发量。同时多个Reactor带来的好处是多个selector可以提高通道的检索速度

1.1 主服务器

package com.crazymakercircle.ReactorModel;

import com.crazymakercircle.NioDemoConfig;
import com.crazymakercircle.util.Logger; 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.Iterator;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; class MultiThreadEchoServerReactor {
ServerSocketChannel serverSocket;
AtomicInteger next = new AtomicInteger(0);
Selector bossSelector = null;
Reactor bossReactor = null;
//selectors集合,引入多个selector选择器
//多个选择器可以更好的提高通道的并发量
Selector[] workSelectors = new Selector[2];
//引入多个子反应器
//如果CPU是多核的可以开启多个子Reactor反应器,这样每一个子Reactor反应器还可以独立分配一个线程。
//每一个线程可以单独绑定一个单独的Selector选择器以提高通道并发量
Reactor[] workReactors = null; MultiThreadEchoServerReactor() throws IOException { bossSelector = Selector.open();
//初始化多个selector选择器
workSelectors[0] = Selector.open();
workSelectors[1] = Selector.open();
serverSocket = ServerSocketChannel.open(); InetSocketAddress address =
new InetSocketAddress(NioDemoConfig.SOCKET_SERVER_IP,
NioDemoConfig.SOCKET_SERVER_PORT);
serverSocket.socket().bind(address);
//非阻塞
serverSocket.configureBlocking(false); //第一个selector,负责监控新连接事件
SelectionKey sk =
serverSocket.register(bossSelector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
//附加新连接处理handler处理器到SelectionKey(选择键)
sk.attach(new AcceptorHandler()); //处理新连接的反应器
bossReactor = new Reactor(bossSelector); //第一个子反应器,一子反应器负责一个选择器
Reactor subReactor1 = new Reactor(workSelectors[0]);
//第二个子反应器,一子反应器负责一个选择器
Reactor subReactor2 = new Reactor(workSelectors[1]);
workReactors = new Reactor[]{subReactor1, subReactor2};
} private void startService() {
new Thread(bossReactor).start();
// 一子反应器对应一条线程
new Thread(workReactors[0]).start();
new Thread(workReactors[1]).start();
} //反应器
class Reactor implements Runnable {
//每条线程负责一个选择器的查询
final Selector selector; public Reactor(Selector selector) {
this.selector = selector;
} public void run() {
try {
while (!Thread.interrupted()) {
//单位为毫秒
//每隔一秒列出选择器感应列表
selector.select(1000);
Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
if (null == selectedKeys || selectedKeys.size() == 0) {
//如果列表中的通道注册事件没有发生那就继续执行
continue;
}
Iterator<SelectionKey> it = selectedKeys.iterator();
while (it.hasNext()) {
//Reactor负责dispatch收到的事件
SelectionKey sk = it.next();
dispatch(sk);
}
//清楚掉已经处理过的感应事件,防止重复处理
selectedKeys.clear();
}
} catch (IOException ex) {
ex.printStackTrace();
}
} void dispatch(SelectionKey sk) {
Runnable handler = (Runnable) sk.attachment();
//调用之前attach绑定到选择键的handler处理器对象
if (handler != null) {
handler.run();
}
}
} // Handler:新连接处理器
class AcceptorHandler implements Runnable {
public void run() {
try {
SocketChannel channel = serverSocket.accept();
Logger.info("接收到一个新的连接"); if (channel != null) {
int index = next.get();
Logger.info("选择器的编号:" + index);
Selector selector = workSelectors[index];
new MultiThreadEchoHandler(selector, channel);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
if (next.incrementAndGet() == workSelectors.length) {
next.set(0);
}
}
} public static void main(String[] args) throws IOException {
MultiThreadEchoServerReactor server =
new MultiThreadEchoServerReactor();
server.startService();
} }

按上述的设计思想,在主服务器中实际上设计了三个Reactor,一个主Reactor专门负责连接请求并配已单独的selector,但是三个Reactor的线程Run函数是做的相同的功能,都是根据每个线程内部的selector进行检索事件列表,若注册的监听事件发生了则调用dispactch分发到每个Reactor对应的Handler。

这里需要注意的一开始其实只有负责连接事件的主Reactor在注册selector的时候给相应的key配了一个AcceptorHandler()。

 //第一个selector,负责监控新连接事件
SelectionKey sk =
serverSocket.register(bossSelector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
//附加新连接处理handler处理器到SelectionKey(选择键)
sk.attach(new AcceptorHandler());

但是Reactor的run方法里若相应的selector key发生了便要dispatch到一个Handler。这里其他两个子Reactor的Handler在哪里赋值的呢?其实在处理连接请求的Reactor中便创建了各个子Handler,如下代码所示:

主Handler中先是根据服务器channel创建出客服端channel,在进行子selector与channel的绑定。

                   int index = next.get();
Logger.info("选择器的编号:" + index);
Selector selector = workSelectors[index];
new MultiThreadEchoHandler(selector, channel);

2.1 IO请求handler+线程池

package com.crazymakercircle.ReactorModel;

import com.crazymakercircle.util.Logger;

import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors; class MultiThreadEchoHandler implements Runnable {
final SocketChannel channel;
final SelectionKey sk;
final ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
static final int RECIEVING = 0, SENDING = 1;
int state = RECIEVING;
//引入线程池
static ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(4); MultiThreadEchoHandler(Selector selector, SocketChannel c) throws IOException {
channel = c;
channel.configureBlocking(false); //唤醒选择,防止register时 boss线程被阻塞,netty 处理方式比较优雅,会在同一个线程注册事件,避免阻塞boss
selector.wakeup(); //仅仅取得选择键,后设置感兴趣的IO事件
sk = channel.register(selector, 0);
//将本Handler作为sk选择键的附件,方便事件dispatch
sk.attach(this);
//向sk选择键注册Read就绪事件
sk.interestOps(SelectionKey.OP_READ); //唤醒选择,是的OP_READ生效
selector.wakeup();
Logger.info("新的连接 注册完成"); } public void run() {
//异步任务,在独立的线程池中执行
pool.execute(new AsyncTask());
} //异步任务,不在Reactor线程中执行
public synchronized void asyncRun() {
try {
if (state == SENDING) {
//写入通道
channel.write(byteBuffer); //写完后,准备开始从通道读,byteBuffer切换成写模式
byteBuffer.clear();
//写完后,注册read就绪事件
sk.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
//写完后,进入接收的状态
state = RECIEVING;
} else if (state == RECIEVING) {
//从通道读
int length = 0;
while ((length = channel.read(byteBuffer)) > 0) {
Logger.info(new String(byteBuffer.array(), 0, length));
}
//读完后,准备开始写入通道,byteBuffer切换成读模式
byteBuffer.flip();
//读完后,注册write就绪事件
sk.interestOps(SelectionKey.OP_WRITE);
//读完后,进入发送的状态
state = SENDING;
}
//处理结束了, 这里不能关闭select key,需要重复使用
//sk.cancel();
} catch (IOException ex) {
ex.printStackTrace();
}
} //异步任务的内部类
class AsyncTask implements Runnable {
public void run() {
MultiThreadEchoHandler.this.asyncRun();
}
} }

在处理IO请求的Handler中采用了线程池,已达到异步处理的目的。

3.1 客户端

package com.crazymakercircle.ReactorModel;

import com.crazymakercircle.NioDemoConfig;
import com.crazymakercircle.util.Dateutil;
import com.crazymakercircle.util.Logger; import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set; /**
* create by 尼恩 @ 疯狂创客圈
**/
public class EchoClient { public void start() throws IOException { InetSocketAddress address =
new InetSocketAddress(NioDemoConfig.SOCKET_SERVER_IP,
NioDemoConfig.SOCKET_SERVER_PORT); // 1、获取通道(channel)
SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(address);
Logger.info("客户端连接成功");
// 2、切换成非阻塞模式
socketChannel.configureBlocking(false);
//不断的自旋、等待连接完成,或者做一些其他的事情
while (!socketChannel.finishConnect()) { }
Logger.tcfo("客户端启动成功!"); //启动接受线程
Processer processer = new Processer(socketChannel);
new Thread(processer).start(); } static class Processer implements Runnable {
final Selector selector;
final SocketChannel channel; Processer(SocketChannel channel) throws IOException {
//Reactor初始化
selector = Selector.open();
this.channel = channel;
channel.register(selector,
SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);
} public void run() {
try {
while (!Thread.interrupted()) {
selector.select();
Set<SelectionKey> selected = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> it = selected.iterator();
while (it.hasNext()) {
SelectionKey sk = it.next();
if (sk.isWritable()) {
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(NioDemoConfig.SEND_BUFFER_SIZE); Scanner scanner = new Scanner(System.in);
Logger.tcfo("请输入发送内容:");
if (scanner.hasNext()) {
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) sk.channel();
String next = scanner.next();
buffer.put((Dateutil.getNow() + " >>" + next).getBytes());
buffer.flip();
// 操作三:发送数据
socketChannel.write(buffer);
buffer.clear();
} }
if (sk.isReadable()) {
// 若选择键的IO事件是“可读”事件,读取数据
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) sk.channel(); //读取数据
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
int length = 0;
while ((length = socketChannel.read(byteBuffer)) > 0) {
byteBuffer.flip();
Logger.info("server echo:" + new String(byteBuffer.array(), 0, length));
byteBuffer.clear();
} }
//处理结束了, 这里不能关闭select key,需要重复使用
//selectionKey.cancel();
}
selected.clear();
}
} catch (IOException ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
} public static void main(String[] args) throws IOException {
new EchoClient().start();
}
}

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