Reactor模式簡單實現與理解

Class Reactor:

/** 
 * 
 * 經典的網絡服務在每個線程中完成對數據的處理：
 * 但這種模式在用戶負載增加時，性能將下降非常的快。
 * 系統運行的性能瓶頸通常在I/O讀寫，包括對端口和文件的操作上，過去，在打 開一個I/O通道後，
 * read()將一直等待在端口一邊讀取字節內容，如果沒有內容進來，read()也是傻傻的等，
 * 這會影響我們程序繼續做其他事情，那 麼改進做法就是開設線程，讓線程去等待，但是這樣做也是相當耗費資源（傳統socket通訊服務器設計模式） 的。
 * 
 * Java NIO非堵塞技術實際是採取Reactor模式，或者說是Observer模式爲我們監察I/O端口，
 * 如果有內容進來，會自動通知我們，這樣，我們就不必開啓多個線程死等，從外界看，實現了流暢的I/O讀寫，不堵塞了。 
 * NIO 有一個主要的類Selector,這個類似一個觀察者 ，只要我們把需要探知的 socketchannel告訴Selector,
 * 我們接着做別的事情，當有事件發生時，他會通知我們，傳回一組SelectionKey,我們讀取這些 Key,就會獲得我們剛剛註冊過的socketchannel,
 * 然後，我們從這個Channel中讀取數據，放心，包準能夠讀到，接着我們可以處理這些數據。 
 * Selector內部原理實際是在做一個對所註冊的channel的輪詢訪問 ，不斷的輪詢(目前就這一個算法)，一旦輪詢到一個channel有所註冊的事情發生，
 * 比如數據來了，他就會站起來報告，交出一把鑰匙，
 * 讓我們通過這把鑰匙（SelectionKey 表示 SelectableChannel 在 Selector 中的註冊的標記。 ）來讀取這個channel的內容。 
 * 
 * 反應器模式 
 * 用於解決多用戶訪問併發問題 
 * 舉個例子：餐廳服務問題 
 * 傳統線程池做法：來一個客人(請求)去一個服務員(線程) 
 * 反應器模式做法：當客人點菜的時候，服務員就可以去招呼其他客人了，等客人點好了菜，直接招呼一聲“服務員” 
 */  
public class Reactor implements Runnable{ 
    //同步事件分離器，阻塞等待Handles中的事件發生
    public final Selector selector;  
    public final ServerSocketChannel serverSocketChannel;  

    public Reactor(int port) throws IOException{  
        selector=Selector.open();  
        serverSocketChannel=ServerSocketChannel.open();  
        InetSocketAddress inetSocketAddress=new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),port);  
        serverSocketChannel.socket().bind(inetSocketAddress);  
        /*
         * ServerSocketChannel可以設置成非阻塞模式。
         * 在非阻塞模式下，accept() 方法會立刻返回，如果還沒有新進來的連接,返回的將是null。
         * 因此，需要檢查返回的SocketChannel是否是null.
         */
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);  

        /*
         * 向selector註冊該serverSocketChannel
         * SelectionKey.OP_ACCEPT —— 接收連接繼續事件，表示服務器監聽到了客戶連接，服務器可以接收這個連接了
         * SelectionKey.OP_CONNECT —— 連接就緒事件，表示客戶與服務器的連接已經建立成功
         * SelectionKey.OP_READ —— 讀就緒事件，表示通道中已經有了可讀的數據，可以執行讀操作了（通道目前有數據，可以進行讀操作了）
         * SelectionKey.OP_WRITE —— 寫就緒事件，表示已經可以向通道寫數據了（通道目前可以用於寫操作）
         * 這裏 注意，下面兩種，SelectionKey.OP_READ ，SelectionKey.OP_WRITE ，
         * 1.當向通道中註冊SelectionKey.OP_READ事件後，如果客戶端有向緩存中write數據，下次輪詢時，則會 isReadable()=true；
         * 2.當向通道中註冊SelectionKey.OP_WRITE事件後，這時你會發現當前輪詢線程中isWritable()一直爲ture，如果不設置爲其他事件
         */
        SelectionKey selectionKey=serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);  

        /*
         * 利用selectionKey的attache功能綁定Acceptor 如果有事情，觸發Acceptor
         * 該selectionKey爲serverSocketChannel的selectionKey
         * attach的爲new Acceptor(this)
         * 用於void dispatch(SelectionKey key)中獲取key.attachment()
         * 將被本類中的run()方法的selectionKeys.clear(); 清空
         * 第二次的selector.selectedKeys();獲取到的將會是socketChannel註冊的OP_READ的selectionKey(attach的爲SocketReadHandler)
         */
        selectionKey.attach(new Acceptor(this));  
    }  

    @Override  
    public void run() {  
        try {  
            while(!Thread.interrupted()){  
                selector.select();  
                Set<SelectionKey> selectionKeys= selector.selectedKeys();  
                Iterator<SelectionKey> it=selectionKeys.iterator();  
                //Selector如果發現channel有OP_ACCEPT或READ事件發生，下列遍歷就會進行。  
                while(it.hasNext()){  
                    SelectionKey selectionKey=it.next();

                    /*
                     * 第一次觸發此方法，獲取(OP_ACCEPT)selectionKey.attachment()爲new Acceptor(this)
                     * Acceptor run()方法裏面爲 new SocketReadHandler(reactor.selector, socketChannel);
                     * 在SocketReadHandler構造方法中將socketChannel register到Selector,返回selectionKey
                     * 再將該socketChannel的selectionKey attach(this); this represent new出來的SocketReadHandler
                     * 
                     * 第二次觸發此方法，獲取(OP_READ)selectionKey.attachment()爲new出來的SocketReadHandler
                     * SocketReadHandler run()方法裏面爲 socketChannel.read(inputBuffer); 實際處理的邏輯代碼
                     */
                    dispatch(selectionKey);

                    /*
                     * selectionKeys.clear();  將selectionKeys清空,
                     * Acceptor類中的run()>>>new SocketReadHandler()構造方法中的 selector.wakeup()>>>再次觸發selector.select();
                     * Set<SelectionKey> selectionKeys= selector.selectedKeys();
                     * 第一次遍歷的selectionKeys裏面只有一個就是OP_ACCEPT的selectionKey,attachment爲Acceptor對象
                     * 第二次遍歷的selectionKeys裏面只有一個就是OP_READ的selectionKey,attachment爲SocketReadHandler對象
                     */
                    selectionKeys.clear();  
                }  
            }  
        } catch (IOException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  

    /** 
     * 運行Acceptor或SocketReadHandler 
     */  
    void dispatch(SelectionKey key) {
        //本例第一次此方法執行key爲serverSocketChannel註冊的selectionKey,key.attachment()爲Acceptor對象
        //本例第二次此方法執行key爲socketChannel註冊的selectionKey,key.attachment()爲SocketReadHandler對象
        Runnable r = (Runnable)(key.attachment());    
        if (r != null){
            /*
             * 第一次執行Acceptor的run(),run()方法將調用SocketReadHandler構造方法
             * 在SocketReadHandler構造方法中將向selector註冊socketChannel,並attach(SocketReadHandler對象)
             * 第二次執行SocketReadHandler的run(),處理具體邏輯代碼
             */
            r.run();  
        }    
    }    

}  

Class Acceptor:

public class Acceptor implements Runnable{  
    private Reactor reactor;  
    public Acceptor(Reactor reactor){  
        this.reactor=reactor;  
    }  
    @Override  
    public void run() {  
        try {  
            /*
             * ServerSocketChannel可以設置成非阻塞模式。
             * 在非阻塞模式下，accept() 方法會立刻返回，如果還沒有新進來的連接,返回的將是null。
             * 因此，需要檢查返回的SocketChannel是否是null.
             */
            SocketChannel socketChannel=reactor.serverSocketChannel.accept(); 

            /*
             * 調用Handler來處理channel
             * 在SocketReadHandler構造方法中將socketChannel register到Selector,返回selectionKey
             * 再將該socketChannel的selectionKey attach(this); this represent new出來的SocketReadHandler
             */
            if(socketChannel!=null) new SocketReadHandler(reactor.selector, socketChannel);  
        } catch (IOException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  
}

Class SocketReadHandler :

public class SocketReadHandler implements Runnable{  
    private SocketChannel socketChannel;  
    public SocketReadHandler(Selector selector,
            SocketChannel socketChannel) throws IOException{  
        this.socketChannel=socketChannel;  
        socketChannel.configureBlocking(false);  

        SelectionKey selectionKey=socketChannel.register(selector, 0);  

        //將該socketChannel註冊的SelectionKey綁定爲本SocketReadHandler 
        //下一步有事件觸發時，將調用本類的run方法。    
        //參看dispatch(SelectionKey key)    
        selectionKey.attach(this);  

        //同時將SelectionKey標記爲可讀，以便讀取。    
        selectionKey.interestOps(SelectionKey.OP_READ);    
        selector.wakeup();  
    }  

    /** 
     * 處理讀取數據 
     */  
    @Override  
    public void run() {  
        ByteBuffer inputBuffer=ByteBuffer.allocate(1024);  
        inputBuffer.clear();  
        try {  
            socketChannel.read(inputBuffer);  
            //激活線程池 處理這些request  
            //requestHandle(new Request(socket,btt));   
        } catch (IOException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  
}