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  • Apache Mina(二)

    在mina的源码,整个框架最核心的几个包是 :

    • org.apache.mina.core.service :IoService、IoProcessor、IoHandler、IoAcceptor、IoConnector
    • org.apache.mina.core.session
    • org.apache.mina.core.polling
    • org.apache.mina.transport.socket

    IoService Base interface for all IoAcceptors and IoConnectors that provide I/O service and manage IoSessions.
          它是所有 IoAcceptor 和 IoConnector 的基接口,对于一个 IoService,有哪些信息需要我们关注呢?

    1. 底层的元数据信息 TransportMetadata,比如底层的网络服务提供者(NIO,ARP,RXTX等)。(除此方法之外,其它方法在 AbstractIoService 得以实现。)
    2. 通过这个服务创建一个新会话时,新会话的默认配置 IoSessionConfig。
    3. 此服务所管理的所有会话。
    4. 与这个服务相关所产生的事件所对应的监听者(IoServiceListener)。
    5. 处理这个服务所管理的所有连接的处理器(IoHandler)。
    6. 每个会话都有一个过滤器链(IoFilterChain),每个过滤器链通过其对应的 IoFilterChainBuilder来负责构建。
    7. 由于此服务管理了一系列会话,因此可以通过广播的方式向所有会话发送消息,返回结果是一个WriteFuture集,后者是一种表示未来预期结果的数据结构。
    8. 服务创建的会话(IoSession)相关的数据通过 IoSessionDataStructureFactory来提供。
    9. 发送消息时有一个写缓冲队列。
    10. 服务的闲置状态有三种:读端空闲,写端空闲,双端空闲。
    11. 还提供服务的一些统计信息,比如时间,数据量等。

    IoProcessor<S extends IoSession> :An internal interface to represent an 'I/O processor' that performs actual I/O operations for IoSessions. It abstracts existing reactor frameworks such as Java NIO once again to simplify transport implementations.
    一个内部接口代表一个I/O处理器,它为 IoSession 执行实际的I/O操作它抽象现有反应器框架,如 Java NIO 再一次简化传输实现。

    1、IoAcceptor :服务器端接口,接受客户端访问的请求。

    2、AbstractIoService :设定处理函数、Filter、IoServiceListener,实现了 IoService 所有方法,除了 getTransportMetadata() 。

    3、IoServiceListener :可以用于打印日志,主要有Service启动、停止、空闲等监听方法。

    4、处理函数是一个Executor或者是Executor的包装。

    5、AbstractIoAcceptor完成绑定监听端口。

    6、AbstractPollingIoAcceptor执行具体的监听连接以及监听I/O事件,但真正实现的是NioSocketAcceptor open() 方法。

    7、NioSocketAcceptor用JAVA NIO的方式实现了具体的连接方法ServerSocketChannel,例如open,accept等

       

     

    以下代码的流程:

        IoAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor();
        acceptor.setHandler(new IoHandlerAdapter());
        acceptor.bind(new InetSocketAddress(6969));

    1)NioSocketAcceptor 构造函数:

        public NioSocketAcceptor() {
            super(new DefaultSocketSessionConfig(), NioProcessor.class);
            ((DefaultSocketSessionConfig) getSessionConfig()).init(this);
        }

    定义了SessionConfig,并把this传递到SessionConfig当中,指定NioProcessor。

    AbstractPollingIoAcceptor 构造函数:

        protected AbstractPollingIoAcceptor(IoSessionConfig sessionConfig, Class<? extends IoProcessor<S>> processorClass) {
            this(sessionConfig, null, new SimpleIoProcessorPool<S>(processorClass), true);
        }
        private AbstractPollingIoAcceptor(IoSessionConfig sessionConfig, Executor executor, IoProcessor<S> processor,
                boolean createdProcessor) {
            super(sessionConfig, executor);
    
            if (processor == null) {
                throw new IllegalArgumentException("processor");
            }
    
            this.processor = processor;
            this.createdProcessor = createdProcessor;
    
            try {
                // Initialize the selector
                init();
    
                // The selector is now ready, we can switch the
                // flag to true so that incoming connection can be accepted
                selectable = true;
            } catch (RuntimeException e) {
                throw e;
            } catch (Exception e) {
                throw new RuntimeIoException("Failed to initialize.", e);
            } finally {
                if (!selectable) {
                    try {
                        destroy();
                    } catch (Exception e) {
                        ExceptionMonitor.getInstance().exceptionCaught(e);
                    }
                }
            }
        }
        public SimpleIoProcessorPool(Class<? extends IoProcessor<S>> processorType, Executor executor) {
            this(processorType, executor, DEFAULT_SIZE);  // int DEFAULT_SIZE = Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1;
        }
        public SimpleIoProcessorPool(Class<? extends IoProcessor<S>> processorType, Executor executor, int size) {
            if (processorType == null) {
                throw new IllegalArgumentException("processorType");
            }
    
            if (size <= 0) {
                throw new IllegalArgumentException("size: " + size + " (expected: positive integer)");
            }
    
            // Create the executor if none is provided
            createdExecutor = (executor == null);
    
            if (createdExecutor) {
                this.executor = Executors.newCachedThreadPool();
                // Set a default reject handler
                ((ThreadPoolExecutor) this.executor).setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
            } else {
                this.executor = executor;
            }
    
            pool = new IoProcessor[size];
    
            boolean success = false;
            Constructor<? extends IoProcessor<S>> processorConstructor = null;
            boolean usesExecutorArg = true;
    
            try {
                // We create at least one processor
                try {
                    try {
                        processorConstructor = processorType.getConstructor(ExecutorService.class);
                        pool[0] = processorConstructor.newInstance(this.executor);
                    } catch (NoSuchMethodException e1) {
                        // To the next step...
                        try {
                            processorConstructor = processorType.getConstructor(Executor.class);
                            pool[0] = processorConstructor.newInstance(this.executor);
                        } catch (NoSuchMethodException e2) {
                            // To the next step...
                            try {
                                processorConstructor = processorType.getConstructor();
                                usesExecutorArg = false;
                                pool[0] = processorConstructor.newInstance();
                            } catch (NoSuchMethodException e3) {
                                // To the next step...
                            }
                        }
                    }
                } catch (RuntimeException re) {
                    LOGGER.error("Cannot create an IoProcessor :{}", re.getMessage());
                    throw re;
                } catch (Exception e) {
                    String msg = "Failed to create a new instance of " + processorType.getName() + ":" + e.getMessage();
                    LOGGER.error(msg, e);
                    throw new RuntimeIoException(msg, e);
                }
    
                if (processorConstructor == null) {
                    // Raise an exception if no proper constructor is found.
                    String msg = String.valueOf(processorType) + " must have a public constructor with one "
                            + ExecutorService.class.getSimpleName() + " parameter, a public constructor with one "
                            + Executor.class.getSimpleName() + " parameter or a public default constructor.";
                    LOGGER.error(msg);
                    throw new IllegalArgumentException(msg);
                }
    
                // Constructor found now use it for all subsequent instantiations
                for (int i = 1; i < pool.length; i++) {
                    try {
                        if (usesExecutorArg) {
                            pool[i] = processorConstructor.newInstance(this.executor);
                        } else {
                            pool[i] = processorConstructor.newInstance();
                        }
                    } catch (Exception e) {
                        // Won't happen because it has been done previously
                    }
                }
    
                success = true;
            } finally {
                if (!success) {
                    dispose();
                }
            }
        }
        public NioProcessor(Executor executor) {
            super(executor);
    
            try {
                // Open a new selector
                selector = Selector.open();
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeIoException("Failed to open a selector.", e);
            }
        }

    new SimpleIoProcessorPool<S>(processorClass) :是把NioProcessor包装成了pool.看类图IoProcessor就很好理解了,这是一个组成模式。

    init()的调用实际上是NioSocketAcceptor的,init() 源码:selector = Selector.open(); 值得注意的是,服务端在创建NioSocketAcceptor实现时,会生成一个线程池(AbstractIoService.executor),此线程池用来执行一个接受请求的任务,这个任务是AbstractPollingIoAcceptor的Acceptor,Acceptor会开一个Selector,用来监听NIO中的ACCEPT事件。任务初始化时并没有执行,而在调用NioSocketAcceptor实例的bind方法时,则会启动对指定端口的ACCEPT事件的监听。 

    SimpleIoProcessorPool是在NioSocketAcceptor实例化时创建的,其上有N+1(N=CPU的个数)个NIOProcessor(IoProcessor<S>[] pool)来处理实际IO的读写事件,每个pool都是从NioSocketAcceptor构造函数传过去的NioProcessor实例,并在NioProcessor构造函数传入一个线程池。

    每个NIOProcessor都会对应一个Selector和 NioSocketAcceptor.init() 中的Selector 一起构成了Mina独有的双Selector模型,这种设计的优点是不会导致阻塞),来监听Socket中的读写事件。实际对读写的操作也是在一个SimpleIoProcessorPool实例化好的一个线程池中以任务的形式执行,这个任务叫Processor(可以在AbstractPollingIoProcessor类中找到其实现)

    AbstractIoAcceptor 构造函数:

        protected AbstractIoAcceptor(IoSessionConfig sessionConfig, Executor executor) {
            super(sessionConfig, executor);
            defaultLocalAddresses.add(null);
        }

    AbstractIoAcceptor主要用来绑定监听端口。这个构造函数没有干其他的事情。

        protected AbstractIoService(IoSessionConfig sessionConfig, Executor executor) {
            if (sessionConfig == null) {
                throw new IllegalArgumentException("sessionConfig");
            }
    
            if (getTransportMetadata() == null) {
                throw new IllegalArgumentException("TransportMetadata");
            }
    
            if (!getTransportMetadata().getSessionConfigType().isAssignableFrom(sessionConfig.getClass())) {
                throw new IllegalArgumentException("sessionConfig type: " + sessionConfig.getClass() + " (expected: "
                        + getTransportMetadata().getSessionConfigType() + ")");
            }
    
            // Create the listeners, and add a first listener : a activation listener
            // for this service, which will give information on the service state.
            listeners = new IoServiceListenerSupport(this);
            listeners.add(serviceActivationListener);
    
            // Stores the given session configuration
            this.sessionConfig = sessionConfig;
    
            // Make JVM load the exception monitor before some transports
            // change the thread context class loader.
            ExceptionMonitor.getInstance();
    
            if (executor == null) {
                this.executor = Executors.newCachedThreadPool();
                createdExecutor = true;
            } else {
                this.executor = executor;
                createdExecutor = false;
            }
    
            threadName = getClass().getSimpleName() + '-' + id.incrementAndGet();
        }

    这个构造函数还有一个监听器,或者叫监听池(可以包含多个监听器)。用来监听service创建、连接、断开等动作,当上述动作发生地时候,会调用listener。里面可以写自己的一些方法。

    一次请求的过程如下 :

    Client通过Socket连接服务器,先是由Acceptor接收到请求连接的事件(即ACCEPT事件)。此事件由Acceptor进行处理,会创建一条Socket连接,并将此连接和一个NIOProcessor关联,这个过程通过图中的连接分配器进行,连接分配器会均衡的将Socket和不同的NIOProcessor绑定(轮流分配),绑定完成后,会在NIOProcessor上进行读写事件的监听,而读写的实际处理则分配给Processor任务完成。当有读写事件发生时,就会通知到对应的Processor进行数据处理。

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