【mina指南】mina中的reactor模式(一)
mina中的reactor模式实现参考了Doug Lea 在《Scalable IO in Java》中的reactor。http://www.javaworld.com.tw/jute/upload/2003/09/05/19890826.jpg
http://uniseraph.iteye.com/upload/attachment/34807/809350ac-7cb8-3574-b9aa-f526e528dacf.gif
从上面来两个图可以看出:与传统的单个Reactor模式实现不同，mina中采用了Multiple Reactor的方式。NioSocketAcceptor和NioProcessor使用不同selector，能够更加充分的榨取服务器的性能。
acctptor主要负责
1. 绑定一个/多个端口，开始监听
2. 处理客户端的建链请求
3. 关闭一个/多个监听端口
processor主要负责
1. 接受客户端发送的数据,并转发给业务逻辑成处理
2. 发送数据到客户端
首先看一个最简单的mina服务端程序，
SocketAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor(); // 设定一个事件处理器 acceptor.setHandler(new EchoProtocolHandler()); // 绑定一个监听端口 acceptor.bind(new InetSocketAddress(PORT));
就这3句话一个服务端程序就ok了，让我们看看，mina在背后做了点什么。
1、NioSocketAcceptor的初始化
1.1 在NioSocketAcceptor的构造函数中，把NioProcessor也构造出来了
protected AbstractPollingIoAcceptor(IoSessionConfig sessionConfig, Class<? extends IoProcessor<T>> processorClass) { this(sessionConfig, null, new SimpleIoProcessorPool<T>(processorClass), true); }
1.2 SimpleIoProcessorPool是一个NioProcessor池，默认大小是cpu个数+1,这样能够充分利用多核的cpu
private static final int DEFAULT_SIZE = Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1; public SimpleIoProcessorPool(Class<? extends IoProcessor<T>> processorType) { this(processorType, null, DEFAULT_SIZE); }
1.3 调用init方法，准备selector
protected void init() throws Exception { selector = Selector.open(); }
到此，生产线已经装配好，就等按下开关，就可以正常运行了。
2.绑定端口
2.1 在调用NioSocketAcceptor.bind()函数的时候最终调用AbstractPollingIoAcceptor.bind0,这是NioSocketAcceptor的关键所在
protected final Set<SocketAddress> bind0( List<? extends SocketAddress> localAddresses) throws Exception { /*2.1.1registerQueue是一个待监听动作列表，每次要新绑定一个端口，增加一个register动作，在工作者线程中处理*/ AcceptorOperationFuture request = new AcceptorOperationFuture( localAddresses); registerQueue.add(request); /*2.1.2 创建并启动工作者线程*/ startupWorker(); wakeup(); //堵塞直至监听成功 request.awaitUninterruptibly(); //以下省略 }
2.1.1 通过实现生产者/消费者问题来处理绑定端口开始监听动作，其中生产者是bind动作，消费者在Work.run方法中，registQueue是消息队列
2.1.2 在线程池中启动工作者线程
2.1.3 堵塞直至绑定监听端口成功
public class DefaultIoFuture implements IoFuture {public IoFuture awaitUninterruptibly() { synchronized (lock) { while (!ready) {//当ready为true时候，跳出循环 waiters++; try { lock.wait(DEAD_LOCK_CHECK_INTERVAL); } catch (InterruptedException ie) { // Do nothing : this catch is just mandatory by contract } finally { waiters--; if (!ready) { checkDeadLock(); } } } } return this; }}
真正的绑定端口开始监听动作是在Woker线程中执行的
取消绑定操作与绑定操作类似，暂时先不描述。
3.AbstractPollingIoAcceptor的工作者线程是NioSocketAcceptor的核心所在，完成了以下三个主要功能：
1、处理绑定监听端口请求
2、处理取消监听端口绑定请求
3、处理socket连接请求
1，2主要是在系统初始化或者系统关闭的时候在registerQuerue/cancelQueue中增加一个消息，3是系统运行时NioSocketAcceptor处理socket建链请求的关键。1，2，3的主要内容在工作者线程Work.run方法中。
NioSocketAcceptor继承自父类AbstractPollingIoAcceptor的Worker.run
private class Worker implements Runnable { public void run() { int nHandles = 0; while (selectable) { try { // Detect if we have some keys ready to be processed boolean selected = select(); // this actually sets the selector to OP_ACCEPT, // and binds to the port in which this class will // listen on nHandles += registerHandles(); if (selected) { processHandles(selectedHandles()); } // check to see if any cancellation request has been made. nHandles -= unregisterHandles(); if (nHandles == 0) { synchronized (lock) { if (registerQueue.isEmpty() && cancelQueue.isEmpty()) { worker = null; break; } } } } catch (Throwable e) { ExceptionMonitor.getInstance().exceptionCaught(e); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e1) { ExceptionMonitor.getInstance().exceptionCaught(e1); } } } if (selectable && isDisposing()) { selectable = false; try { if (createdProcessor) { processor.dispose(); } } finally { try { synchronized (disposalLock) { if (isDisposing()) { destroy(); } } } catch (Exception e) { ExceptionMonitor.getInstance().exceptionCaught(e); } finally { disposalFuture.setDone(); } } } }
3.1 首先系统在一个无限循环中不停的允许，处理socket建链请求/端口监听/取消端口监听请求，selectable是一个标志位，初始化的时候置为true，要关闭时候置为false，则系统退出循环。
3.2 使用selector监听是否有连接请求操作。
public void run() { int nHandles = 0; while (selectable) { try { // Detect if we have some keys ready to be processed boolean selected = select(); //以下省略 }
注意，虽然 boolean selected = select();是一个堵塞操作，但是run方法不会陷入死循环。因为即使没有新的连接请求到达，但是每次bind/unbind都会调用NioSocketAccepto.wakeup唤醒处于select状态的selctor。
protected void wakeup() { selector.wakeup(); }
而系统退出是，关闭的acceptor的dispose方法最终会调用unbind，所以退出时不会有问题。
3.2 从registerQueue中获取绑定请求消息，开始绑定某个端口，并开始监听，准备相关上下文信息
public void run() { int nHandles = 0; while (selectable) { try { // Detect if we have some keys ready to be processed boolean selected = select(); // this actually sets the selector to OP_ACCEPT, // and binds to the port in which this class will // listen on nHandles += registerHandles(); //以下省略 }
对于registerHandleres真正完成了对端口的监听
private int registerHandles() { for (;;) { AcceptorOperationFuture future = registerQueue.poll(); if (future == null) { return 0; } Map<SocketAddress, H> newHandles = new HashMap<SocketAddress, H>(); List<SocketAddress> localAddresses = future.getLocalAddresses(); try { for (SocketAddress a : localAddresses) { H handle = open(a); newHandles.put(localAddress(handle), handle); } boundHandles.putAll(newHandles); // and notify. future.setDone(); return newHandles.size(); } catch (Exception e) { future.setException(e); } finally { // Roll back if failed to bind all addresses. if (future.getException() != null) { for (H handle : newHandles.values()) { try { close(handle); } catch (Exception e) { ExceptionMonitor.getInstance().exceptionCaught(e); } } wakeup(); } } } }
3.2.1 registerHandlers将registerQueue中的所有绑定监听消息取出来，在循环中处理，注意一个细节是，一个绑定监听消息AcceptorOperationFuture可能要绑定监听多个ip的同一个端口
3.2.2 registerHandlers的一个关键动作是
H handle = open(a);
参看NioSocketAcceptor.open方法的实现，发现这就是关键
protected ServerSocketChannel open(SocketAddress localAddress) throws Exception { ServerSocketChannel c = ServerSocketChannel.open(); boolean success = false; try { c.configureBlocking(false); // Configure the server socket, c.socket().setReuseAddress(isReuseAddress()); // XXX: Do we need to provide this property? (I think we need to remove it.) c.socket().setReceiveBufferSize( getSessionConfig().getReceiveBufferSize()); // and bind. c.socket().bind(localAddress, getBacklog()); c.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); success = true; } finally { if (!success) { close(c); } } return c; }
在这个方法中真正开始监听一个端口，并设置相关细节
1.采用非堵塞方式
2.可从用端口
3.socket读取的缓冲区大小
4.listen队列的长度
并且在selector中注册了对SelectionKey.OP_ACCEPT的关注。
3.2.3 通过future.setDone();唤醒bind线程，告知绑定操作已经成功，否则bind线程还将继续堵塞。
3.3 如果发现有连接请求过来，则处理之
private class Worker implements Runnable { public void run() { int nHandles = 0; while (selectable) { try { // Detect if we have some keys ready to be processed boolean selected = select(); // this actually sets the selector to OP_ACCEPT, // and binds to the port in which this class will // listen on nHandles += registerHandles(); if (selected) { processHandles(selectedHandles()); } //以下省略
processHandles是负责完成新建一个连接，并将这个连接交给NioProcessor监控
private void processHandles(Iterator<H> handles) throws Exception { while (handles.hasNext()) { H handle = handles.next(); handles.remove(); T session = accept(processor, handle); if (session == null) { break; } finishSessionInitialization(session, null, null); // add the session to the SocketIoProcessor session.getProcessor().add(session); } }
3.3.1 accept方法创建了一个NioSocketSession，
3.3.2 finishSessionInitialization对这个session进行初始化
3.3.3 将session交给NioProcessor管理，这里有两个地方需要注意
3.3.3.1 processor是一个SimpleIoProcessorPool，里面有个多个NioProcessor，SimpleIoProcessor将轮询取一个processor负责管理新建的NioSocketSession
3.3.3.2 NioProcessor.add方法只是将NioSocketSession放到一个newSessions的队列中，并启动NioProcessor的工作者线程。不会马上生效，要等NioProcessor的worker线程执行addNew的时候，才会真正开始管理新增的session，这个与Acceptor的bind类似
public final void add(T session) { if (isDisposing()) { throw new IllegalStateException("Already disposed."); } newSessions.add(session); startupWorker(); }
至此NioSocketAcceptor的基本实现已经描述完毕，相信读者对也有一个初步的认识。
思考题：
1. 描述一下NioSocketAcceptor处理一个新连接请求的全过程；
2. 下面代码中，mina做了什么，是怎么关闭监听端口的。
NioSocketAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor(); //省略 accetpro.dispose();
补一张类图:
http://uniseraph.iteye.com/upload/attachment/38716/82607b55-5f44-33c1-8fa3-aabf3b91d9d9.gif
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