从java 1.4开始提供的nio api常用于开发高性能网络服务器，本文演示了如何用这个api开发一个tcp echo server。




 


java网络服务器编程 一文演示了如何使用java的socket api编写一个简单的tcp echo server。其阻塞式io的处理方式虽然简单，但每个客户端都需要一个单独的thread来处理，当服务器需要同时处理大量客户端时，这种做法不再可行。使用nio api可以让一个或有限的几个thread同时处理连接到服务器上的所有客户端。（关于nio api的一些介绍，可以在java nio api详解一文中找到。）




 


nio api允许一个线程通过selector对象同时监控多个selectablechannel来处理多路io，nio应用程序一般按下图所示工作：











figure 1




 


如figure 1 所示，client一直在循环地进行select操作，每次select()返回以后，通过selectedkeys()可以得到需要处理的selectablechannel并对其一一处理。




 


这样做虽然简单但也有个问题，当有不同类型的selectablechannel需要做不同的io处理时，在图中client的代码就需要判断channel的类型然后再作相应的操作，这往往意味着一连串的if else。更糟糕的是，每增加一种新的channel，不但需要增加相应的处理代码，还需要对这一串if else进行维护。（在本文的这个例子中，我们有serversocketchannel和socketchannel这两种channel需要分别被处理。）




 


如果考虑将channel及其需要的io处理进行封装，抽象出一个统一的接口，就可以解决这一问题。在listing 1中的niosession就是这个接口。




 


niosession的channel()方法返回其封装的selectablechannel对象，interestops()返回用于这个channel注册的interestops。registered()是当selectablechannel被注册后调用的回调函数，通过这个回调函数，niosession可以得到channel注册后的selectionkey。process()函数则是niosession接口的核心，这个方法抽象了封装的selectablechannel所需的io处理逻辑。




 


listing 1:




public interface niosession {




 


    public selectablechannel channel();



   



    public int interestops();



   



    public void registered(selectionkey key);



   



    public void process();  



}





 


和niosession一起工作的是nioworker这个类（listing 2），它是niosession的调用者，封装了一个selector对象和figure 1中循环select操作的逻辑。理解这个类可以帮助我们了解该如何使用niosession这个接口。




 


nioworker实现了runnable接口，循环select操作的逻辑就在run()方法中。在nioworker – niosession这个框架中，niosession在channel注册的时候会被作为attachment送入register函数，这样，在每次select()操作的循环中，对于selectedkeys()中的每一个selectionkey，我们都可以通过attachment拿到其相对应的niosession然后调用其process()方法。




 


每次select()循环还有一个任务，就是将通过add()方法加入到这个nioworker的niosession注册到selector上。在listing 2的代码中可以看出，niosession中的channel()被取出并注册在selector上，注册所需的interestops从niosession中取出，niosession本身则作为attachment送入register()函数。注册成功后，niosession的registered()回调函数会被调用。




 


nioworker的add()方法的作用是将一个niosession加入到该nioworker中，并wakeup当前的select操作，这样在下一次的select()调用之前，这个niosession会被注册。stop()方法则是让一个正在run()的nioworker停止。closeallchannels()会关闭当前注册的所有channel，这个方法可在nioworker不再使用时用来释放io资源。




 


listing 2:




public class nioworker implements runnable {



   



    public nioworker(selector sel) {



       _sel = sel;



       _added = new hashset();



    }



   



    public void run() {



       try {



           try {



             



              while (_run) {



                  _sel.select();



                  set selected = _sel.selectedkeys();



                  for (iterator itr = selected.iterator(); itr.hasnext();) {



                     selectionkey key = (selectionkey) itr.next();



                     niosession s = (niosession) key.attachment();



                     s.process();



                     itr.remove();



                  }



                 



                  synchronized (_added) {



                     for (iterator itr = _added.iterator(); itr.hasnext();) {



                         niosession s = (niosession) itr.next();



                         selectionkey key = s.channel().register(_sel, s.interestops(), s);



                         s.registered(key);



                         itr.remove();



                     }



                  }



              }



             



           } finally {



              _sel.close();



           }



       } catch (ioexception ex) {



           throw new error(ex);



       }



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