ITPub博客

首页 > Linux操作系统 > Linux操作系统 > 基于NIO的Client/Server程序实践

基于NIO的Client/Server程序实践

原创 Linux操作系统 作者:chenzhong 时间:2012-01-17 23:16:34 0 删除 编辑

本意是想看明白Zookeeper内部的代码是怎么玩的,在琢磨一段时间之后,发现还是自己先独立写一个基于NIO的C/S模式程序,看看有哪些细微之处要注意,再来跟进ZK的细节比较靠谱一些,于是乎就自己练手写了如下这段代码 ,权当预热下使用NIO来编写网络程序这一知识点了,在这里记述这段代码的目的无非是加深下自己的印象,并且后续还可以有思索和改进的空间。

基本功能:服务器端不停的向Client发送“how are you?”,客户端不停的接收该消息,接收完消息后则向服务器端发送问候语“Server,how are you?”

(1)服务器端程序

 

package com.hadoop.nio;

import java.io.IOException;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.ClosedChannelException;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

/**
 * @author Administrator
 *
 */
public class NIOSocketServer extends Thread {

 private Selector selector;

 private ServerSocketChannel ssc;

 /**
  * @param args
  */
 public static void main(String[] args) {
  NIOSocketServer server = new NIOSocketServer();
  try {
   // server.setDaemon(true);
   server.initServer();
   server.start();
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
   server.stopServer();
  }
 }

 public void run() {
  while (true) {
   try {
    int select = selector.select();
    if (select > 0) {
     Set keys = selector.selectedKeys();
     Iterator iter = keys.iterator();
     while (iter.hasNext()) {
      SelectionKey key = iter.next();
      if (key.isAcceptable()) {
       doAcceptable(key);
      }
      if (key.isWritable()) {
       doWriteMessage(key);
      }
      if (key.isReadable()) {
       doReadMessage(key);
      }
      if (key.isConnectable()) {
       doConnectable(key);
      }
      iter.remove();
     }
    }
   } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
   }
  }
 }

 /**
  * 初始化服务器端程序,开始监听端口
  *
  * @throws IOException
  * @throws ClosedChannelException
  */
 private void initServer() throws IOException, ClosedChannelException {
  selector = Selector.open();

  ssc = ServerSocketChannel.open();
  ssc.configureBlocking(false);
  ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(2181));
  ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
 }

 /**
  * 停止服务器端
  */
 private void stopServer() {
  try {
   if (selector != null && selector.isOpen()) {
    selector.close();
   }
   if (ssc != null && ssc.isOpen()) {
    ssc.close();
   }
  } catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
  }
 }

 /**
  * 对新的客户端连接进行处理
  *
  * @param key
  * @throws IOException
  * @throws ClosedChannelException
  */
 private void doAcceptable(SelectionKey key) throws IOException,
   ClosedChannelException {
  System.out.println("is acceptable");
  ServerSocketChannel tempSsc = (ServerSocketChannel) key.channel();
  SocketChannel ss = tempSsc.accept();
  ss.configureBlocking(false);
  ss.register(selector, SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);
 }

 /**
  * 写消息到客户端
  *
  * @param key
  * @throws IOException
  * @throws UnsupportedEncodingException
  */
 private void doWriteMessage(SelectionKey key) throws IOException,
   UnsupportedEncodingException {
  System.out.println("is writable");
  SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
  ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap("how are you?".getBytes("UTF-8"));
  while (buffer.hasRemaining()) {
   sc.write(buffer);
  }
  // sk.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
 }

 /**
  * 读取客户端传递过来的消息
  *
  * @param key
  * @throws IOException
  * @throws UnsupportedEncodingException
  */
 private void doReadMessage(SelectionKey key) throws IOException,
   UnsupportedEncodingException {
  System.out.println("is readable");
  SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();

  ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(8);
  System.out.println("receive from clint:");
  int read = sc.read(bb);
  while (read > 0) {
   bb.flip();

   byte[] barr = new byte[bb.limit()];
   bb.get(barr);

   System.out.print(new String(barr, "UTF-8"));
   bb.clear();

   read = sc.read(bb);
  }
  System.out.println("");
  // sk.interestOps(SelectionKey.OP_WRITE);
 }

 /**
  * 已连接
  *
  * @param key
  */
 private void doConnectable(SelectionKey key) {
  System.out.println("is connectalbe");
 }
}
(2)客户端程序

/**
 *
 */
package com.hadoop.nio;

import java.io.IOException;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.ClosedChannelException;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

/**
 * @author Administrator
 *
 */
public class NIOSocketClient extends Thread {
 private SocketChannel socketChannel;
 private Selector selector;

 /**
  * @param args
  */
 public static void main(String[] args) {
  NIOSocketClient client = new NIOSocketClient();
  try {
   client.initClient();
   client.start();
   // client.setDaemon(true);
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
   client.stopServer();
  }
 }

 public void run() {
  while (true) {
   try {
    // 写消息到服务器端
    writeMessage();

    int select = selector.select();
    if (select > 0) {
     Set keys = selector.selectedKeys();
     Iterator iter = keys.iterator();
     while (iter.hasNext()) {
      SelectionKey sk = iter.next();
      if (sk.isReadable()) {
       readMessage(sk);
      }
      iter.remove();
     }
    }
   } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
   }
  }
 }

 public void readMessage(SelectionKey sk) throws IOException,
   UnsupportedEncodingException {
  SocketChannel curSc = (SocketChannel) sk.channel();
  ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(8);
  while (curSc.read(buffer) > 0) {
   buffer.flip();
   System.out.println("Receive from server:"
     + new String(buffer.array(), "UTF-8"));
   buffer.clear();
  }
 }

 public void writeMessage() throws IOException {
  try {
   String ss = "Server,how are you?";
   ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(ss.getBytes("UTF-8"));
   while (buffer.hasRemaining()) {
    System.out.println("buffer.hasRemaining() is true.");
    socketChannel.write(buffer);
   }
  } catch (IOException e) {
   if (socketChannel.isOpen()) {
    socketChannel.close();
   }
   e.printStackTrace();
  }
 }

 public void initClient() throws IOException, ClosedChannelException {
  InetSocketAddress addr = new InetSocketAddress(2181);
  socketChannel = SocketChannel.open();

  selector = Selector.open();
  socketChannel.configureBlocking(false);
  socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

  // 连接到server
  socketChannel.connect(addr);

  while (!socketChannel.finishConnect()) {
   System.out.println("check finish connection");
  }
 }

 /**
  * 停止客户端
  */
 private void stopServer() {
  try {
   if (selector != null && selector.isOpen()) {
    selector.close();
   }
   if (socketChannel != null && socketChannel.isOpen()) {
    socketChannel.close();
   }
  } catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
  }
 }

}

(3)需要改进的点

1、客户端与服务器端的IO异常等没有处理,程序逻辑上不健壮

2、对于序列化与反序列化后传递的消息,发送端把消息发送完毕,接收端把消息接收完毕如何界定?这里的完毕,如果是不加分析的接收和发送完成那是比较简单的,复杂之处在于如何去判定大数据量的情况下,按照对应的协议把它解析出来?需要一个可扩展的数据协议,后续我会发明一个轮子来解决如下几个问题:A,按照制定分隔符号来解析数据 B:按照【消息长度】【消息内容】这种变长消息来解析数据 C:Java对象的序列化与反序列化

3、监听和处理OP_ACCEPT、OP_READ、OP_WRITE事件的线程数量如何分配才能完成高效的协同,可以根据业务需要调配比率,实现最佳性能?

4、监听OP_WRITE操作比较麻烦,只要写缓冲区没有满则一直可以写,需要频繁的删除和注册OP_WRITE事件,极为影响性能,如何优化?

5、在多个连接同时连接到服务端的时候,一个Selector是否够用,一个Selector能够管理多少Channel呢?另外从Channel中读取消息、向Channel中写消息是否就一定要用SubReactor来处理吗?用WorkThread来处理有什么不好?

6、TCP协议麻烦之处在于接收/发送数据并不能保证有序,在客户端同步等待服务端响应的时候,如何将服务端的异步处理转化为对应于客户端的同步处理?当然客户端也是可以同步或者异步的来访问服务端的。

7、如何避免业务程序的数据与NIO的缓冲区之间相互拷贝,降低性能?怎样才能把一个ByteBuffer的内容从签到后都用一个呢,避免Copy来降低性能。

这些问题的提出,我结合不少网上的资料,也参照了一下Mina、Netty的原理介绍之流的文章,但是并没有去阅读这两个框架的源代码,我寻思着,把这些问题先从理论上解决掉,再自行用代码去实践,把上述的例子给丰满起来,基本解决这些问题之后,再去研读和比较Mina、Netty的具体实现,这样一趟下来就能对Java+NIO+Channel的编程有一个整体的认识了。好几年来,我都想做这个事情,可是一直由于各种原因停滞了,这次务必要实践起来,在这个博文里面提出来这个观点,就在于我想以此宣示来告诉自己务必要一直走到底。

至此,我认为学习一个框架或者是一个知识点的最好办法就是去实践,去以自己的想法发明一个轮子,再模拟场景进行测试,之后再看看开源产品中那些大师是如何实现的,两项对比之下,自己的不足之处就找出来了,也知道该怎么改进了。

来自 “ ITPUB博客 ” ,链接:http://blog.itpub.net/11863799/viewspace-715041/,如需转载,请注明出处,否则将追究法律责任。

上一篇: JAVA NIO基础
下一篇: AIO概念
请登录后发表评论 登录
全部评论

注册时间:2012-01-08

  • 博文量
    6
  • 访问量
    2991