NIO 多路复用和 Reactor 的精彩世界

2023-10-19 21:02:42

多路复用：同一时刻监听多个事件

多路复用是一种 I/O 技术，它允许单个线程同时监听多个文件符（例如套接字）。当任何文件符有事件发生时（例如数据到达或连接建立），多路复用器就会通知应用程序。这种技术在处理大量并发连接时尤为有效，因为它避免了为每个连接创建一个线程的开销。

Reactor 模式：事件驱动的处理

Reactor 模式是一种设计模式，它利用多路复用来创建一个事件驱动的应用程序。它有一个主循环，该循环不断轮询文件描述符，等待事件发生。当事件发生时，Reactor 将创建一个新的线程或线程池来处理该事件。这种模式非常适合处理高并发的网络请求，因为它能够高效地管理和分发事件。

NIO 中的多路复用和 Reactor 的组合

NIO 中的多路复用和 Reactor 模式相辅相成。多路复用提供了一种高效的方式来监听多个文件描述符，而 Reactor 模式提供了一种事件驱动的机制来处理这些事件。这种组合允许我们构建高并发、响应迅速的网络应用程序。

具体实现

Reactor 模式有两种主要实现方式：

单线程 Reactor： 使用单个线程来监听和处理所有事件。它简单高效，但并发性有限。
多线程 Reactor： 使用多个线程来并行处理事件。它可以处理更高的并发性，但开销也更大。

示例：Java NIO Server

以下是一个简单的 Java NIO 服务器，它使用单线程 Reactor 模式：

import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;

public class NIOEchoServer {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        ServerSocket serverSocket = serverSocketChannel.socket();
        serverSocket.bind(new InetSocketAddress(8080));

        Selector selector = Selector.open();
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        while (true) {
            int selected = selector.select();
            if (selected == 0) continue;

            Iterator<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys().iterator();
            while (keys.hasNext()) {
                SelectionKey key = keys.next();
                keys.remove();

                if (key.isAcceptable()) {
                    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
                    socketChannel.configureBlocking(false);
                    socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);
                } else if (key.isReadable()) {
                    // 处理读事件
                } else if (key.isWritable()) {
                    // 处理写事件
                }
            }
        }
    }
}