JDK1.4 的 NIO 有效解決了原有流式 IO 存在的線程開(kāi)銷(xiāo)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。?

多線程的引入，容易為本來(lái)就略顯復(fù)雜的 NIO 代碼進(jìn)一步降低可讀性和可維護(hù)性。引入良好的設(shè)計(jì)模型，將不僅帶來(lái)高性能、高可靠的代碼，也將帶來(lái)一個(gè)愜意的開(kāi)發(fā)過(guò)程。

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(xiě)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(xiě)操作中是容易出現(xiàn)等待的， 所以在讀、寫(xiě)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(xiě)線程池 來(lái)提高與客戶端的數(shù)據(jù)交換能力。

如下圖所示，服務(wù)端接受客戶端請(qǐng)求后，控制線程將該請(qǐng)求的讀通道交給讀線程池，由讀線程池分配線程完成對(duì)客戶端數(shù)據(jù)的讀取操作；當(dāng)讀線程完成讀操作后，將數(shù)據(jù)返回控制線程，進(jìn)行服務(wù)端的業(yè)務(wù)處理；完成 業(yè)務(wù)處理后，將需回應(yīng)給客戶端的數(shù)據(jù)和寫(xiě)通道提交給寫(xiě)線程池，由寫(xiě)線程完成向客戶端發(fā)送回應(yīng)數(shù)據(jù)的操作。

（NIO 多線程服務(wù)器模型）

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(xiě)?－＞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。

回頁(yè)首

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(zhuān)門(mén)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(kāi)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(kāi)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(kāi)始到最后斷開(kāi)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。

回頁(yè)首

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(tīng)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(tīng)器（Serverlistener）：這是一個(gè)事件接口，定義需監(jiān)聽(tīng)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; }

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 {} }

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(tīng)器* @param l 監(jiān)聽(tīng)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(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)); } }

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);

回頁(yè)首

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(xiě)線程組成。

（線程模型）

主控服務(wù)線程（Server）：主控線程將創(chuàng)建讀、寫(xiě)線程池，實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽(tīng)、接受客戶端請(qǐng)求，同時(shí)將讀、寫(xiě)通道提交由相應(yīng)的讀線程（Reader）和寫(xiě)服務(wù)線程 (Writer） ，由讀寫(xiě)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 int MAX_THREADS = 4; public Server(int port) throws Exception { .... // 創(chuàng)建無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)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(tīng)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(cè)讀操作 , 以進(jìn)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(wù)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(xiě)服務(wù)線程向客戶端發(fā)送回應(yīng)數(shù)據(jù)Writer.processRequest(key); key.cancel(); } } } else { addRegister(); // 在 Selector 中注冊(cè)新的寫(xiě)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(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; } } } .... }

寫(xiě)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); } // 向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)，然后關(guān)閉連接，并分別觸發(fā) onWrite，onClosed 事件write(key); } catch (Exception e) { continue; } } } .... }

回頁(yè)首

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(zhuān)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(kāi)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。

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(); // 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(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); } }

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); } } }

回頁(yè)首

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(kāi)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：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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。