JDK1.4的NIO有效解決了原有流式IO存在的線程開銷的問(wèn)題，在NIO中使用多線程，主要目的已不是為了應(yīng)對(duì)每個(gè)客戶端請(qǐng)求而分配獨(dú)立的服務(wù)線程，而是通過(guò)多線程充分使用用多個(gè)CPU的處理能力和處理中的等待時(shí)間，達(dá)到提高服務(wù)能力的目的。

線程模型

NIO的選擇器采用了多路復(fù)用（Multiplexing）技術(shù)，可在一個(gè)選擇器上處理多個(gè)套接字，通過(guò)獲取讀寫通道來(lái)進(jìn)行IO操作。由于網(wǎng)絡(luò)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(duì)性能提高明顯，而且可以提高客戶端的感知服務(wù)質(zhì)量。所以本文的模型將主要通過(guò)使用讀、寫線程池來(lái)提高與客戶端的數(shù)據(jù)交換能力。

同時(shí)整個(gè)服務(wù)端的流程處理，建立于事件機(jī)制上。在 [接受連接－＞讀－＞業(yè)務(wù)處理－＞寫 －＞關(guān)閉連接 ]這個(gè)過(guò)程中，觸發(fā)器將觸發(fā)相應(yīng)事件，由事件處理器對(duì)相應(yīng)事件分別響應(yīng)，完成服務(wù)器端的業(yè)務(wù)處理。
下面我們就來(lái)詳細(xì)看一下這個(gè)模型的各個(gè)組成部分。

相關(guān)事件定義 在這個(gè)模型中，我們定義了一些基本的事件：

（1）onAccept：

當(dāng)服務(wù)端收到客戶端連接請(qǐng)求時(shí)，觸發(fā)該事件。通過(guò)該事件我們可以知道有新的客戶端呼入。該事件可用來(lái)控制服務(wù)端的負(fù)載。例如，服務(wù)器可設(shè)定同時(shí)只為一定數(shù)量客戶端提供服務(wù)，當(dāng)同時(shí)請(qǐng)求數(shù)超出數(shù)量時(shí)，可在響應(yīng)該事件時(shí)直接拋出異常，以拒絕新的連接。

（2）onAccepted：

當(dāng)客戶端請(qǐng)求被服務(wù)器接受后觸發(fā)該事件。該事件表明一個(gè)新的客戶端與服務(wù)器正式建立連接。

（3）onRead：

當(dāng)客戶端發(fā)來(lái)數(shù)據(jù)，并已被服務(wù)器控制線程正確讀取時(shí)，觸發(fā)該事件。該事件通知各事件處理器可以對(duì)客戶端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)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(jìn)行專門的讀操作，而只需將控制線程傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行直接處理即可。

（4）onWrite：

當(dāng)客戶端可以開始接受服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)觸發(fā)該事件，通過(guò)該事件，我們可以向客戶端發(fā)送回應(yīng)數(shù)據(jù)。在本模型中，事件處理器只需要在該事件中設(shè)置 。

（5）onClosed：

當(dāng)客戶端與服務(wù)器斷開連接時(shí)觸發(fā)該事件。

（6）onError：

當(dāng)客戶端與服務(wù)器從連接開始到***斷開連接期間發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)觸發(fā)該事件。通過(guò)該事件我們可以知道有什么錯(cuò)誤發(fā)生。

事件回調(diào)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)

在這個(gè)模型中，事件采用廣播方式，也就是所有在冊(cè)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(wù)處理，分別用不同的處理器實(shí)現(xiàn)，使每個(gè)處理器的業(yè)務(wù)功能盡可能單一。

如下圖：整個(gè)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）

1.監(jiān)聽器（Serverlistener）：

這是一個(gè)事件接口，定義需監(jiān)聽的服務(wù)器事件，如果您需要定義更多的事件，可在這里進(jìn)行擴(kuò)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; 
} 

2. 事件適配器（EventAdapter）：

對(duì)Serverlistener接口實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(guān)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 {} 
} 

3. 事件觸發(fā)器（Notifier）：

用于在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候通過(guò)觸發(fā)服務(wù)器事件，通知在冊(cè)的事件處理器對(duì)事件做出響應(yīng)。觸發(fā)器以Singleton模式實(shí)現(xiàn)，統(tǒng)一控制整個(gè)服務(wù)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 
} 

4. 事件處理器（Handler）：

繼承事件適配器，對(duì)感興趣的事件進(jìn)行響應(yīng)處理，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)處理。以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的事件處理器實(shí)現(xiàn)，它響應(yīng)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)); 
} 
} 

5. 事件處理器的注冊(cè)。

為了能讓事件處理器獲得服務(wù)線程的事件通知，事件處理器需在觸發(fā)器中注冊(cè)。

ServerHandler handler = new ServerHandler(); 
Notifier.addlistener(handler); 

實(shí)現(xiàn)NIO多線程服務(wù)器

NIO多線程服務(wù)器主要由主控服務(wù)線程、讀線程和寫線程組成。

1. 主控服務(wù)線程（Server）：

主控線程將創(chuàng)建讀、寫線程池，實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽、接受客戶端請(qǐng)求，同時(shí)將讀、寫通道提交由相應(yīng)的讀線程（Reader）和寫服務(wù)線程(Writer），由讀寫線程分別完成對(duì)客戶端數(shù)據(jù)的讀取和對(duì)客戶端的回應(yīng)操作。

public class Server implements Runnable 
{ 
private static List wpool = new LinkedList();  
private static Selector selector; 
private ServerSocketChannel sschannel; 
private InetSocketAddress address; 
protected Notifier notifier; 
private int port; 
private static int MAX_THREADS = 4; 
 
/** 
* Creat the main thread 
* @param port server port 
* @throws java.lang.Exception 
*/ 
public Server(int port) throws Exception 
{ 
this.port = port; 
 
// event dispatcher 
notifier = Notifier.getNotifier(); 
 
// create the thread pool for reading and writing 
for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++) 
{ 
Thread r = new Reader(); 
Thread w = new Writer(); 
r.start(); 
w.start(); 
} 
 
// create nonblocking socket 
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); 
 
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(); 
 
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); 
 
Request request = new Request(sc); 
notifier.fireOnAccepted(request); 
 
sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ,request); 
}  
else if ((key.readyOps() & SelectionKey.OP_READ) == SelectionKey.OP_READ) 
{ 
Reader.processRequest(key);  
key.cancel(); 
}  
else if ((key.readyOps() & SelectionKey.OP_WRITE) == SelectionKey.OP_WRITE) 
{ 
Writer.processRequest(key); 
key.cancel(); 
} 
} 
}  
//this selector's wakeup method is invoked 
else 
{ 
//register new channel for writing to selector 
addRegister();  
} 
}  
catch (Exception e) 
{ 
notifier.fireOnError("Error occured in Server: " 
+ e.getMessage()); 
continue; 
} 
} 
} 
 
private void addRegister() 
{ 
synchronized (wpool) 
{ 
while (!wpool.isEmpty()) 
{ 
SelectionKey key = (SelectionKey) wpool.remove(0); 
SocketChannel schannel = (SocketChannel) key.channel(); 
try 
{ 
schannel.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE, key 
.attachment()); 
} 
catch (Exception e) 
{ 
try 
{ 
schannel.finishConnect(); 
schannel.close(); 
schannel.socket().close(); 
notifier.fireOnClosed((Request) key.attachment()); 
}  
catch (Exception e1) 
{ 
} 
notifier.fireOnError("Error occured in addRegister: " 
+ e.getMessage()); 
} 
} 
} 
} 
 
public static void processWriteRequest(SelectionKey key) 
{ 
synchronized (wpool) 
{ 
wpool.add(wpool.size(), key); 
wpool.notifyAll(); 
} 
selector.wakeup();  
} 
} 

2. 讀線程（Reader）：

使用線程池技術(shù)，通過(guò)多個(gè)線程讀取客戶端數(shù)據(jù)，以充分利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)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; 
} 
} 
} 
} 

3. 寫線程（Writer）：

和讀操作一樣，使用線程池，負(fù)責(zé)將服務(wù)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); 
} 
 
write(key);  
} 
catch (Exception e)  
{ 
continue; 
} 
} 
} 
} 

具體應(yīng)用

NIO多線程模型的實(shí)現(xiàn)告一段落，現(xiàn)在我們可以暫且將NIO的各個(gè)API和煩瑣的調(diào)用方法拋于腦后，專心于我們的實(shí)際應(yīng)用中。

我們用一個(gè)簡(jiǎn)單的TimeServer（時(shí)間查詢服務(wù)器）來(lái)看看該模型能帶來(lái)多么簡(jiǎn)潔的開發(fā)方式。

在這個(gè)TimeServer中，將提供兩種語(yǔ)言（中文、英文）的時(shí)間查詢服務(wù)。我們將讀取客戶端的查詢命令（GB/EN），并回應(yīng)相應(yīng)語(yǔ)言格式的當(dāng)前時(shí)間。在應(yīng)答客戶的請(qǐng)求的同時(shí)，服務(wù)器將進(jìn)行日志記錄。做為示例，對(duì)日志記錄，我們只是簡(jiǎn)單地將客戶端的訪問(wèn)時(shí)間和IP地址輸出到服務(wù)器的終端上。

1. 實(shí)現(xiàn)時(shí)間查詢服務(wù)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(); 
 
if (command.equals("GB"))  
{ 
DateFormat cnDate = DateFormat.getDateTimeInstance(DateFormat.FulL, 
DateFormat.FulL, Locale.CHINA); 
time = cnDate.format(date); 
} 
else  
{ 
DateFormat enDate = DateFormat.getDateTimeInstance(DateFormat.FulL, 
DateFormat.FulL, Locale.US); 
time = enDate.format(date); 
} 
 
response.send(time.getBytes()); 
} 
} 

2. 實(shí)現(xiàn)日志記錄服務(wù)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); 
} 
} 

3. 啟動(dòng)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); 
} 
} 
} 

小  結(jié)

通過(guò)例子我們可以看到，基于事件回調(diào)的NIO多線程服務(wù)器模型，提供了清晰直觀的實(shí)現(xiàn)方式，可讓開發(fā)者從NIO及多線程的技術(shù)細(xì)節(jié)中擺脫出來(lái)，集中精力關(guān)注具體的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)。

原文鏈接：http://www.cnblogs.com/longb/archive/2006/04/04/366800.html

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