JDK1.4 的 NIO 有效解決了原有流式 IO 存在的線程開銷的問題，在 NIO 中使用多線程，主要目的已不是為了應對每個客戶端請求而分配獨立的服務線程，而是通過多線程充分使用用多個 CPU 的處理能力和處理中的等待時間，達到提高服務能力的目的。?

多線程的引入，容易為本來就略顯復雜的 NIO 代碼進一步降低可讀性和可維護性。引入良好的設計模型，將不僅帶來高性能、高可靠的代碼，也將帶來一個愜意的開發(fā)過程。

線程模型

NIO 的選擇器采用了多路復用（Multiplexing）技術，可在一個選擇器上處理多個套接字， 通過獲取讀寫通道來進行 IO 操作。由于網(wǎng)絡帶寬等原因，在通道的讀、寫操作中是容易出現(xiàn)等待的， 所以在讀、寫操作中引入多線程，對性能提高明顯，而且可以提高客戶端的感知服務質(zhì)量。所以本文的模型將主要通過使用讀、寫線程池 來提高與客戶端的數(shù)據(jù)交換能力。

如下圖所示，服務端接受客戶端請求后，控制線程將該請求的讀通道交給讀線程池，由讀線程池分配線程完成對客戶端數(shù)據(jù)的讀取操作；當讀線程完成讀操作后，將數(shù)據(jù)返回控制線程，進行服務端的業(yè)務處理；完成 業(yè)務處理后，將需回應給客戶端的數(shù)據(jù)和寫通道提交給寫線程池，由寫線程完成向客戶端發(fā)送回應數(shù)據(jù)的操作。

（NIO 多線程服務器模型）

同時整個服務端的流程處理，建立于事件機制上。在?[接受連接－＞讀－＞業(yè)務處理－＞寫?－＞關閉連接?]這個 過程中，觸發(fā)器將觸發(fā)相應事件，由事件處理器對相應事件分別響應，完成服務器端的業(yè)務處理。?
下面我們就來詳細看一下這個模型的各個組成部分。

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相關事件定義 在這個模型中，我們定義了一些基本的事件：

（1）onAccept：當服務端收到客戶端連接請求時，觸發(fā)該事件。通過該事件我們可以知道有新的客戶端呼入。該事件可用來控制服務端的負載。例如，服務器可設定同時只為一定數(shù)量客戶端提供服務，當同時請求數(shù)超出數(shù)量時，可在響應該事件時直接拋出異常，以拒絕新的連接。?

（2）onAccepted：當客戶端請求被服務器接受后觸發(fā)該事件。該事件表明一個新的客戶端與服務器正式建立連接。?

（3）onRead：當客戶端發(fā)來數(shù)據(jù)，并已被服務器控制線程正確讀取時，觸發(fā)該事件 。該事件通知各事件處理器可以對客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)進行實際處理了。需要注意的是，在本模型中，客戶端的數(shù)據(jù)讀取是由控制線程交由讀線程完成的，事件處理器不需要在該事件中進行專門的讀操作，而只需將控制線程傳來的數(shù)據(jù)進行直接處理即可。?

（4）onWrite：當客戶端可以開始接受服務端發(fā)送數(shù)據(jù)時觸發(fā)該事件，通過該事件，我們可以向客戶端發(fā)送回應數(shù)據(jù)。 在本模型中，事件處理器只需要在該事件中設置?

（5）onClosed：當客戶端與服務器斷開連接時觸發(fā)該事件。?

（6）onError：當客戶端與服務器從連接開始到最后斷開連接期間發(fā)生錯誤時觸發(fā)該事件。通過該事件我們可以知道有什么錯誤發(fā)生。

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事件回調(diào)機制的實現(xiàn)

在這個模型中，事件采用廣播方式，也就是所有在冊的事件處理器都能獲得事件通知。這樣可以將不同性質(zhì)的業(yè)務處理，分別用不同的處理器實現(xiàn)，使每個處理器的業(yè)務功能盡可能單一。?
如下圖：整個事件模型由監(jiān)聽器、事件適配器、事件觸發(fā)器、事件處理器組成。

（事件模型）

監(jiān)聽器（Serverlistener）：這是一個事件接口，定義需監(jiān)聽的服務器事件，如果您需要定義更多的事件，可在這里進行擴展。?
public interface Serverlistener { public void onError(String error); public void onAccept() throws Exception; public void onAccepted(Request request) throws Exception; public void onRead(Request request) throws Exception; public void onWrite(Request request, Response response) throws Exception; public void onClosed(Request request) throws Exception; }

事件適配器（EventAdapter）：對 Serverlistener 接口實現(xiàn)一個適配器 (EventAdapter)，這樣的好處是最終的事件處理器可以只處理所關心的事件。?
public abstract class EventAdapter implements Serverlistener { public EventAdapter() { } public void onError(String error) {} public void onAccept() throws Exception {} public void onAccepted(Request request) throws Exception {} public void onRead(Request request) throws Exception {} public void onWrite(Request request, Response response) throws Exception {} public void onClosed(Request request) throws Exception {} }

事件觸發(fā)器（Notifier）：用于在適當?shù)臅r候通過觸發(fā)服務器事件，通知在冊的事件處理器對事件做出響應。觸發(fā)器以 Singleton 模式實現(xiàn)，統(tǒng)一控制整個服務器端的事件，避免造成混亂。?
public class Notifier { private static Arraylist listeners = null; private static Notifier instance = null; private Notifier() { listeners = new Arraylist(); } /** * 獲取事件觸發(fā)器* @return 返回事件觸發(fā)器*/ public static synchronized Notifier getNotifier() { if (instance == null) { instance = new Notifier(); return instance; } else return instance; } /** * 添加事件監(jiān)聽器* @param l 監(jiān)聽器*/ public void addlistener(Serverlistener l) { synchronized (listeners) { if (!listeners.contains(l)) listeners.add(l); } } public void fireOnAccept() throws Exception { for (int i = listeners.size() - 1; i >= 0; i--) ( (Serverlistener) listeners.get(i)).onAccept(); } ....// other fire method }

事件處理器（Handler）：繼承事件適配器，對感興趣的事件進行響應處理，實現(xiàn)業(yè)務處理。以下是一個簡單的事件處理器實現(xiàn)，它響應 onRead 事件，在終端打印出從客戶端讀取的數(shù)據(jù)。?
public class ServerHandler extends EventAdapter { public ServerHandler() { } public void onRead(Request request) throws Exception { System.out.println("Received: " + new String(data)); } }

事件處理器的注冊。為了能讓事件處理器獲得服務線程的事件通知，事件處理器需在觸發(fā)器中注冊。?
ServerHandler handler = new ServerHandler(); Notifier.addlistener(handler);

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實現(xiàn) NIO 多線程服務器

NIO 多線程服務器主要由主控服務線程、讀線程和寫線程組成。

（線程模型）

主控服務線程（Server）：主控線程將創(chuàng)建讀、寫線程池，實現(xiàn)監(jiān)聽、接受客戶端請求，同時將讀、寫通道提交由相應的讀線程（Reader）和寫服務線程 (Writer） ，由讀寫線程分別完成對客戶端數(shù)據(jù)的讀取和對客戶端的回應操作。 public class Server implements Runnable { .... private static int MAX_THREADS = 4; public Server(int port) throws Exception { .... // 創(chuàng)建無阻塞網(wǎng)絡套接selector = Selector.open(); sschannel = ServerSocketChannel.open(); sschannel.configureBlocking(false); address = new InetSocketAddress(port); ServerSocket ss = sschannel.socket(); ss.bind(address); sschannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); } public void run() { System.out.println("Server started ..."); System.out.println("Server listening on port: " + port); // 監(jiān)聽while (true) { try { int num = 0; num = selector.select(); if (num > 0) { Set selectedKeys = selector.selectedKeys(); Iterator it = selectedKeys.iterator(); while (it.hasNext()) { SelectionKey key = (SelectionKey) it.next(); it.remove(); // 處理 IO 事件if ( (key.readyOps() & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT) { // Accept the new connection ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();notifier.fireOnAccept(); SocketChannel sc = ssc.accept(); sc.configureBlocking(false); // 觸發(fā)接受連接事件Request request = new Request(sc); notifier.fireOnAccepted(request); // 注冊讀操作 , 以進行下一步的讀操作sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ, request);} else if ( (key.readyOps() & SelectionKey.OP_READ) == SelectionKey.OP_READ ) { // 提交讀服務線程讀取客戶端數(shù)據(jù)Reader.processRequest(key); key.cancel(); } else if ( (key.readyOps() & SelectionKey.OP_WRITE) == SelectionKey.OP_WRITE ) { // 提交寫服務線程向客戶端發(fā)送回應數(shù)據(jù)Writer.processRequest(key); key.cancel(); } } } else { addRegister(); // 在 Selector 中注冊新的寫通道} } catch (Exception e) { notifier.fireOnError("Error occured in Server: " + e.getMessage()); continue; } } } .... }

讀線程（Reader）：使用線程池技術，通過多個線程讀取客戶端數(shù)據(jù)，以充分利用網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間，提高讀取效率。 public class Reader extends Thread { public void run() { while (true) { try { SelectionKey key; synchronized (pool) { while (pool.isEmpty()) { pool.wait(); } key = (SelectionKey) pool.remove(0); } // 讀取客戶端數(shù)據(jù)，并觸發(fā) onRead 事件read(key); } catch (Exception e) { continue; } } } .... }

寫線程（Writer）：和讀操作一樣，使用線程池，負責將服務器端的數(shù)據(jù)發(fā)送回客戶端。 public final class Writer extends Thread { public void run() { while (true) { try { SelectionKey key; synchronized (pool) { while (pool.isEmpty()) { pool.wait(); } key = (SelectionKey) pool.remove(0); } // 向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)，然后關閉連接，并分別觸發(fā) onWrite，onClosed 事件write(key); } catch (Exception e) { continue; } } } .... }

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具體應用

NIO 多線程模型的實現(xiàn)告一段落，現(xiàn)在我們可以暫且將 NIO 的各個 API 和煩瑣的調(diào)用方法拋于腦后，專心于我們的實際應用中。?
我們用一個簡單的 TimeServer（時間查詢服務器）來看看該模型能帶來多么簡潔的開發(fā)方式。?
在這個 TimeServer 中，將提供兩種語言（中文、英文）的時間查詢服務。我們將讀取客戶端的查詢命令（GB/EN），并回應相應語言格式的當前時間。在應答客戶的請求的同時，服務器將進行日志記錄。做為示例，對日志記錄，我們只是簡單地將客戶端的訪問時間和 IP 地址輸出到服務器的終端上。

實現(xiàn)時間查詢服務的事件處理器（TimeHandler）：?
public class TimeHandler extends EventAdapter { public TimeHandler() { } public void onWrite(Request request, Response response) throws Exception { String command = new String(request.getDataInput()); String time = null; Date date = new Date(); // 判斷查詢命令if (command.equals("GB")) { // 中文格式DateFormat cnDate = DateFormat.getDateTimeInstance(DateFormat.FulL, DateFormat.FulL, Locale.CHINA); time = cnDate.format(date); } else { // 英文格式DateFormat enDate = DateFormat.getDateTimeInstance(DateFormat.FulL, DateFormat.FulL, Locale.US); time = enDate.format(date); } response.send(time.getBytes()); } }

實現(xiàn)日志記錄服務的事件處理器（LogHandler）： public class LogHandler extends EventAdapter { public LogHandler() { } public void onClosed(Request request) throws Exception { String log = new Date().toString() + " from " + request.getAddress().toString(); System.out.println(log); } public void onError(String error) { System.out.println("Error: " + error); } }

啟動程序： public class Start { public static void main(String[] args) { try { LogHandler loger = new LogHandler(); TimeHandler timer = new TimeHandler(); Notifier notifier = Notifier.getNotifier(); notifier.addlistener(loger); notifier.addlistener(timer); System.out.println("Server starting ..."); Server server = new Server(5100); Thread tServer = new Thread(server); tServer.start(); } catch (Exception e) { System.out.println("Server error: " + e.getMessage()); System.exit(-1); } } }

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小結(jié)

通過例子我們可以看到，基于事件回調(diào)的 NIO 多線程服務器模型，提供了清晰直觀的實現(xiàn)方式，可讓開發(fā)者從 NIO 及多線程的技術細節(jié)中擺脫出來，集中精力關注具體的業(yè)務實現(xiàn)。

原文：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/l-niosvr/

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/davidwang456/p/3797811.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的基于事件的 NIO 多线程服务器--转载的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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