日期:2014-05-17  浏览次数:20692 次

Apache Mina学习2

Apache Mina?,一个高性能 Java 异步并发网络通讯框架。利用 Mina 可以高效地完成以下任务:

  • TCP/IP 和 UDP/IP 通讯
  • 串口通讯
  • VM 间的管道通讯
  • SSL/TLS
  • JXM?集成
  • IoC 容器集成(?Spring?、?Pico?等)
  • 状态机

Mina 的 API 当前主要有三个分支,分别是:

  • 2.0.x 目前处于 SVN trunk 上的版本, Mina 社区对该版本的 API 进行了全新的设计
  • 1.1.x 为当前用于产品开发的版本,适用于 5.0 以上的 JDK ,最新版本为 1.1.5
  • 1.0.x 是 1.1.x 的 JDK 1.4 的兼容版本,最新版本为 1.0.8

这里将要介绍的是 2.0.x 版。虽然当前的稳定版本还是 1.1.x ,但是按照 Mina 团队之前的开发计划, 2.0.x 即将在 08 年夏季正式发布,并且在 2.0.x 中对 Spring 等 IoC 的集成进行了简化,添加了基于?OGNL?的 JMX 远程管理支持,使用基于 Java Annotation 的全新 API 大大简化了状态机编程,新的基于 Apache APR 的基础 I/O 组件促进了进一步的效率提升(据官方评测, APR 的效率较之 Sun NIO 要高出约 10%)。由于这一系列的重大改进,使得 2.0.x 成为十分令人期待的一个版本,无论是 Mina 新手还是老用户,如果你对这个项目抱有兴趣,便很有必要提前对这个版本进行一些了解。

首先让我们对异步 I/O 做一些基本的了解。异步 I/O 模型大体上可以分为两种,反应式( Reactive )模型和前摄式( Proactive )模型:

传统的 select / epoll / kqueue 模型,以及 Java NIO 模型,都是典型的反应式模型,即应用代码对 I/O 描述符进行注册,然后等待 I/O 事件。当某个或某些 I/O 描述符所对应的 I/O 设备上产生 I/O 事件(可读、可写、异常等)时,系统将发出通知,于是应用便有机会进行 I/O 操作并避免阻塞。由于在反应式模型中应用代码需要根据相应的事件类型采取不同的动作,最常见的结构便是嵌套的?if {...} else {...}? 或?switch?,并常常需要结合状态机来完成复杂的逻辑。

前摄式模型则恰恰相反。在前摄式模型中,应用代码主动地投递异步操作而不管 I/O 设备当前是否可读或可写。投递的异步 I/O 操作被系统接管,应用代码也并不阻塞在该操作上,而是指定一个回调函数并继续自己的应用逻辑。当该异步操作完成时,系统将发起通知并调用应用代码指定的回调函数。在前摄式模型中,程序逻辑由各个回调函数串联起来:异步操作 A 的回调发起异步操作 B ,B 的回调再发起异步操作 C ,以此往复。 Mina 便是一个前摄式的异步 I/O 框架。

前摄式模型相较于反射式模型往往更加难以编程。然而在具有原生异步 I/O 支持的操作系统中(例如支持 IO Completion Port 的 Win32 系统),采用前摄式模型往往可以取得比反应式模型更佳的效率。在没有原生异步 I/O 支持的系统中,也可以使用传统的反应式 API 对前摄式模型予以模拟。在现代的软硬件系统中,使用 epoll 和 kqueue 的前摄式模型实现同样可以轻松解决?C10K?问题。前摄式模型的一个显著优势是在实现复杂逻辑的时候不需要借助于状态机。因为状态机已经隐含在由回调串联起来的异步操作链当中了。如果上述内容难以理解,可以参考?Boost.Asio?,这是一个相当优秀的跨平台 C++ 前摄式 I/O 模型实现。

当然,对于程序员来说,还是直接看代码来得最为直接: Show me the code! 好,以下我们以官方文档上的一个简单的 TCP Time Server 为示例对 Mina 的基本服务器编程予以剖析。该服务器的功能是监听本地所有接口的 8150 端口,当有客户端连接建立时便向客户端以文本方式发送当前时间,并关闭连接。使用 Time Server 的目的在于

  • 逻辑简单(更甚于?Unix Network Programming?中的 Echo Server ),易于实现
  • 只需实现服务器端代码,客户端可有普通 telnet 程序代替
  • 使用文本协议,可利用 Mina 内置的?TextLineCodecFactory?来作为协议解析器

Time Server 源码分析

以下便是完整的服务端代码,稍后再逐行进行分析:

1 package test.mina.time.server;
2?
3 import java.io.IOException;
4 import java.net.InetSocketAddress;
5 import java.util.Date;
6?
7 import org.apache.commons.logging.Log;
8 import org.apache.commons.logging.LogFactory;
9 import org.apache.mina.common.IoAcceptor;
10 import org.apache.mina.common.IoHandlerAdapter;
11 import org.apache.mina.common.IoSession;
12 import org.apache.mina.filter.codec.ProtocolCodecFilter;
13 import org.apache.mina.filter.codec.textline.TextLineCodecFactory;
14 import org.apache.mina.filter.logging.LoggingFilter;
15 import org.apach