没有经验可以做网站编辑吗,新网官网,电子上网站建设与维护,网站诊断与优化的作用文章目录 一、单线程Reactor反应器模式二、多线程Reactor反应器模式 在Java的OIO编程中#xff0c;最初和最原始的网络服务器程序使用一个while循环#xff0c;不断地监听端口是否有新的连接#xff0c;如果有就调用一个处理函数来处理。这种方法最大的问题就是如果前一个网… 文章目录 一、单线程Reactor反应器模式二、多线程Reactor反应器模式 在Java的OIO编程中最初和最原始的网络服务器程序使用一个while循环不断地监听端口是否有新的连接如果有就调用一个处理函数来处理。这种方法最大的问题就是如果前一个网络连接的处理没有结束那么后面的连接请求没法被接收于是后面的请求统统会被阻塞住服务器的吞吐量就太低了。 为了解决这个严重的连接阻塞问题出现了一个即为经典模式Connection Per Thread。即对于每一个新的网络连接都分配一个线程每个线程都独自处理自己负责的输入和输出任何socket连接的输入和输出处理不会阻塞到后面新socket连接的监听和建立。早期版本的Tomcat服务器就是这样实现的。
这种模式的优点是解决了前面的新连接被严重阻塞的问题在一定程度上极大地提高了服务器的吞吐量。但是对于大量的连接需要消耗大量的现成资源如果线程数太多系统无法承受。而且线程的反复创建、销毁、线程的切换也需要代价。因此高并发应用场景下多线程OIO的缺陷是致命的因此引入了Reactor反应器模式。
反应器模式由Reactor反应器线程、Handlers处理器两大角色组成
Reactor反应器线程的职责负责响应IO事件并且分发到Handlers处理器Handlers处理器的职责非阻塞的执行业务处理逻辑
一、单线程Reactor反应器模式
Reactor反应器模式有点儿类似事件驱动模式当有事件触发时事件源会将事件dispatch分发到handler处理器进行事件处理。反应器模式中的反应器角色类似于事件驱动模式中的dispatcher事件分发器角色。
Reactor反应器负责查询IO事件当检测到一个IO时间将其发送给对应的Handler处理器处理这里的IO事件就是NIO选择器监控的通道IO事件。Handler处理器与IO事件绑定负责IO事件的处理完成真正的连接建立、通道的读取、处理业务逻辑、负责将结果写出到通道等。
基于NIO实现单线程版本的反应器模式需要用到SelectionKey选择键的几个重要的成员方法
void attach(Object o)将任何的Java对象作为附件添加到SelectionKey实例主要是将Handler处理器实例作为附件添加到SelectionKey实例Object attachment()取出之前通过attach添加到SelectionKey选择键实例的附件一般用于取出绑定的Handler处理器实例。
Reactor实现示例
package cn.ken.jredis;import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Set;/*** pre** /pre** author a hrefhttps://github.com/Ken-Chy129Ken-Chy129/a* since 2023/10/14 14:29*/
public class Reactor implements Runnable {final private Selector selector;final private ServerSocketChannel serverSocketChannel;public Reactor() {try {this.selector Selector.open();this.serverSocketChannel ServerSocketChannel.open();serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8088));// 注册ServerSocket的accept事件SelectionKey sk serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);// 为事件绑定处理器sk.attach(new AcceptHandler());} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}Overridepublic void run() {try {while (!Thread.interrupted()) {selector.select();SetSelectionKey selectionKeys selector.selectedKeys();for (SelectionKey selectedKey : selectionKeys) {dispatch(selectedKey);}selectionKeys.clear();}} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);}}private void dispatch(SelectionKey selectedKey) {Runnable handler (Runnable) selectedKey.attachment();// 此处返回的可能是AcceptHandler也可能是IOHandlerhandler.run();}class AcceptHandler implements Runnable {Overridepublic void run() {try {SocketChannel socketChannel serverSocketChannel.accept();if (socketChannel ! null) {new IOHandler(selector, socketChannel); // 注册IO处理器并将连接加入select列表}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}}public static void main(String[] args) {new Reactor().run();}
}Handler实现示例
package cn.ken.jredis;import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;/*** pre** /pre** author a hrefhttps://github.com/Ken-Chy129Ken-Chy129/a* since 2023/10/14 14:53*/
public class IOHandler implements Runnable {final private SocketChannel socketChannel;final private ByteBuffer buffer;public IOHandler(Selector selector, SocketChannel channel) {buffer ByteBuffer.allocate(1024);socketChannel channel;try {channel.configureBlocking(false);SelectionKey sk channel.register(selector, 0); // 此处没有注册感兴趣的事件sk.attach(this);sk.interestOps(SelectionKey.OP_READ); // 注册感兴趣的事件下一次调用select时才生效selector.wakeup(); // 立即唤醒当前阻塞select操作使得迅速进入下次select从而让上面注册的读事件监听可以立即生效} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}Overridepublic void run() {try {int length;while ((length socketChannel.read(buffer)) 0) {System.out.println(new String(buffer.array(), 0, length));}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}
}在单线程反应器模式中Reactor反应器和Handler处理器都执行在同一条线程上dispatch方法是直接调用run方法没有创建新的线程因此当其中某个Handler阻塞时会导致其他所有的Handler都得不到执行。
二、多线程Reactor反应器模式
既然Reactor反应器和Handler处理器在一个线程会造成非常严重的性能缺陷那么可以使用多线程对基础的反应器模式进行改造。
将负责输入输出处理的IOHandler处理器的执行放入独立的线程池中。这样业务处理线程与负责服务监听和IO时间查询的反应器线程相隔离避免服务器的连接监听收到阻塞。如果服务器为多核的CPU可以将反应器线程拆分为多个子反应器线程同时引入多个选择器每一个SubReactor子线程负责一个选择器。
MultiReactor
package cn.ken.jredis;import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;/*** pre** /pre** author a hrefhttps://github.com/Ken-Chy129Ken-Chy129/a* since 2023/10/14 16:51*/
public class MultiReactor {private final ServerSocketChannel server;private final Selector[] selectors new Selector[2];private final SubReactor[] reactors new SubReactor[2];private final AtomicInteger index new AtomicInteger(0);public MultiReactor() {try {server ServerSocketChannel.open();selectors[0] Selector.open();selectors[1] Selector.open();server.bind(new InetSocketAddress(8080));server.configureBlocking(false);SelectionKey register server.register(selectors[0], SelectionKey.OP_ACCEPT);register.attach(new AcceptHandler());reactors[0] new SubReactor(selectors[0]);reactors[1] new SubReactor(selectors[1]);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}private void startService() {new Thread(reactors[0]).start();new Thread(reactors[1]).start();}class SubReactor implements Runnable {final private Selector selector;public SubReactor(Selector selector) {this.selector selector;}Overridepublic void run() {while (!Thread.interrupted()) {try {selector.select();SetSelectionKey selectionKeys selector.selectedKeys();for (SelectionKey selectionKey : selectionKeys) {dispatch(selectionKey);}selectionKeys.clear();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}}}private void dispatch(SelectionKey selectionKey) {Runnable attachment (Runnable) selectionKey.attachment();if (attachment ! null) {attachment.run();}}class AcceptHandler implements Runnable {Overridepublic void run() {try {SocketChannel socketChannel server.accept();new MultiHandler(selectors[index.getAndIncrement()], socketChannel);if (index.get() selectors.length) {index.set(0);}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}MultiHandler
package cn.ken.jredis;import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;/*** pre** /pre** author a hrefhttps://github.com/Ken-Chy129Ken-Chy129/a* since 2023/10/14 17:28*/
public class MultiHandler implements Runnable {final private Selector selector;final private SocketChannel channel;final ByteBuffer buffer ByteBuffer.allocate(1024);static ExecutorService pool Executors.newFixedThreadPool(4);public MultiHandler(Selector selector, SocketChannel channel) {this.selector selector;this.channel channel;try {channel.configureBlocking(false);SelectionKey register channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);register.attach(this);selector.wakeup();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}Overridepublic void run() {pool.execute(() - {synchronized (this) {int length;try {while ((length channel.read(buffer)) 0) {System.out.println(new String(buffer.array(), 0, length));buffer.clear();}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}} });}
}
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