大并发量socket 通信框架MINA介绍

Posted 2020-09-21 透明1190

Apache MINA(Multipurpose Infrastructure for Network Applications) 是 Apache 组织一个较新的项目，它为开发高性能和高可用性的网络应用程序提供了非常便利的框架。当前发行的 MINA 版本支持基于 Java NIO 技术的TCP/UDP 应用程序开发、串口通讯程序。 

Mina 的应用层： 



一个设计成熟的开源框架，总是会仅可能的减少侵入性，并在整个项目中找到合适的位置，而不应对整个项目的构架设计产生过多的影响，图 1 就是 MINA 的应用层示意图。从图中和上节的 DEMO 中我们可以看到， MINA很好的把业务代码和底层的通信隔离了开来，我们要做的仅仅是建立好监听，然后写上我们需要实现的业务逻辑就OK 了。 

MINA 的内部流程： 



(1) ioservice ：这个接口在一个线程上负责套接字的建立，拥有自己的 Selector ，监听是否有连接被建立。 

(2) IoProcessor ：这个接口在另一个线程上负责检查是否有数据在通道上读写，也就是说它也拥有自己的Selector ，这是与我们使用 JAVA NIO 编码时的一个不同之处，通常在 JAVA NIO 编码中，我们都是使用一个 Selector ，也就是不区分 IoService 与 IoProcessor 两个功能接口。另外， IoProcessor 也是 MINA 框架的核心组件之一 . 在 MINA 框架启动时，会用一个线程池来专门生成线程，来负责调用注册在 IoService 上的过滤器，并在过滤器链之后调用 IoHandler 。在默认情况 IoProcessor 会用N+1 个线程来轮流询问监视的端口是否有数据传送，其中 n 为 cpu 的内核个数。按一般的多线程设计概念来说，IoProcessor 的线程数是越多越好，但实际上并非如此，因为大家都知道， IO 的操作是非常占用资源的，所以项目中的 IoProcessor 的线程数应该根据实际需要来定，而这个数字可以在生成 IoAcceptor 对象时进行设定。 EgIoAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor( N ); 

(3.) IoFilter ：这个接口定义一组拦截器，这些拦截器可以包括日志输出、黑名单过滤，甚至是在过滤器链中利用 AOP 写上权限控制。数据的编码（ write 方向）与解码（ read 方向）等功能，其中数据的 encode 与 decode 是最为重要的、也是您在使用 Mina 时最主要关注的地方。 

(4.) IoHandler ：这个接口负责编写业务逻辑，也就是接收、发送数据的地方。如果大家把业务处理写好，并写好业务接口，真正要用时，只需要在此处替换即可，再次见证了 MINA 分层的彻底。 

其中 IoService 接口会专门起一个线程来轮询是否有新的连接产生，一旦有连接产生则通知 IoProcessor, 而IoProcessor 则起 n+1 个线程来检查连接是否有数据在上面读写。一旦有连接产生，并有数据读写，则通知 decode 或 encode ，进行报文的解码或编码，将处理后的报文再交给业务类进行业务处理。其中IoProcessor 是处理请求的分配，包括选择 Selector ，超时验证，状态记录等。总之这个类和 IoService 一起配合工作，封装了 NIO 底层的实现以及 MINA 框架内部的功能的支持 . 

结合实例，并根据以上的图文讲解，我们可以很轻易的总结出利用 MINA 编程的几个大致步骤： 

创建一个实现了 IoService 接口的类 

设置一个实现了 IoFilter 接口的过滤器（如果有需要的情况下） 

设置一个 IoHandler 接口实现的处理类，用于处理事件（必须） 

对 IoService 绑定一个端口开始工作 


注：这一点请特别注意，因 IoProcessor 也是相当于轮询机制，这导致在报文过长时，或其它原因导致报文不能一次传输完毕的情况下，必须保存同一连接 ( 在 MINA 中是以 IoSession 类生成的对象 ) 的上一次状态，这样才能截取到一个完成的报文，而这也是 decode( 编码器 ) 需要做的核心工作 。 


Mina 的使用： 

//Mina TCP 服务端 
package com.mina.test; 

import java.util.Date; 

import org.apache.mina.core.service.IoHandlerAdapter; 
import org.apache.mina.core.session.IdleStatus; 
import org.apache.mina.core.session.IoSession; 

public class TimeServerHandler extends IoHandlerAdapter { 
@Override 
public void sessionCreated(IoSession session) throws Exception { 
System.out.println("服务端与客户端创建连接..."); 
super.sessionCreated(session); 
} 

@Override 
public void sessionOpened(IoSession session) throws Exception { 
System.out.println("服务端与客户端连接打开..."); 
super.sessionOpened(session); 
} 

@Override 
public void sessionClosed(IoSession session) throws Exception { 
System.out.println("服务端与客户端连接关闭..."); 
super.sessionClosed(session); 
} 

@Override 
public void messageSent(IoSession session, Object message) throws Exception { 
System.out.println("服务端发送信息成功..."+message.toString()); 
super.messageSent(session, message); 
} 

public void exceptionCaught(IoSession session, Throwable cause) 
throws Exception { 
System.out.println("服务端发送异常..."+cause.getMessage()); 
cause.printStackTrace(); 
} 

public void messageReceived(IoSession session, Object message) 
throws Exception { 
String strMsg = message.toString(); 
System.out.println("服务端接收到的数据为: "+strMsg); 
if (strMsg.trim().equalsIgnoreCase("quit")) { 
session.close(); 
return; 
}
Date date = new Date(); 
session.write(date.toString()); 
} 

public void sessionIdle(IoSession session, IdleStatus status) 
throws Exception { 
System.out.println("服务端进入空闲状态... " + session.getIdleCount(status)); 
} 
} 


package com.mina.test; 

import java.io.IOException; 
import java.net.InetSocketAddress; 
import java.nio.charset.Charset; 

import org.apache.mina.core.service.IoAcceptor; 
import org.apache.mina.core.session.IdleStatus; 
import org.apache.mina.filter.codec.ProtocolCodecFilter; 
import org.apache.mina.filter.codec.textline.TextLineCodecFactory; 
import org.apache.mina.filter.logging.LoggingFilter; 
import org.apache.mina.transport.socket.nio.NioSocketAcceptor; 

public class MinaTimeServer { 

private static final int PORT = 6488; 

public static void main(String[] args) throws IOException { 

//监听即将到来的TCP连接，建立监控器 
IoAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor(); 
//设置拦截器 
acceptor.getFilterChain().addLast("logger", new LoggingFilter()); 
acceptor.getFilterChain().addLast( 
"codec", 
new ProtocolCodecFilter(new TextLineCodecFactory(Charset 
.forName("GBK")))); 
//设置处理类 
acceptor.setHandler(new TimeServerHandler()); 
    //设置配置 
acceptor.getSessionConfig().setReadBufferSize(2048); 
acceptor.getSessionConfig().setIdleTime(IdleStatus.BOTH_IDLE, 10); 

//绑定的监听端口，可多次绑定，也可同时绑定多个。 
acceptor.bind(new InetSocketAddress(PORT)); 
System.out.println("服务端启动成功......端口号为： "+PORT); 

} 
} 


//Mina TCP客户端 
package com.mina.test; 

import org.apache.mina.core.buffer.IoBuffer; 
import org.apache.mina.core.service.IoHandlerAdapter; 
import org.apache.mina.core.session.IdleStatus; 
import org.apache.mina.core.session.IoSession; 
import org.apache.mina.proxy.utils.ByteUtilities; 


public class TimeClientHandler extends IoHandlerAdapter { 

@Override 
public void messageReceived(IoSession iosession, Object message) 
throws Exception { 
IoBuffer bbuf = (IoBuffer) message; 
byte[] byten = new byte[bbuf.limit()]; 
bbuf.get(byten, bbuf.position(), bbuf.limit()); 
System.out.println("客户端收到消息" + ByteUtilities.asHex(byten)); 
} 
@Override 
public void exceptionCaught(IoSession session, Throwable cause) 
throws Exception { 
System.out.println("客户端异常"); 
super.exceptionCaught(session, cause); 
} 
@Override 
public void messageSent(IoSession iosession, Object obj) throws Exception { 
System.out.println("客户端消息发送"); 
super.messageSent(iosession, obj); 
} 
@Override 
public void sessionClosed(IoSession iosession) throws Exception { 
System.out.println("客户端会话关闭"); 
super.sessionClosed(iosession); 
} 
@Override 
public void sessionCreated(IoSession iosession) throws Exception { 
System.out.println("客户端会话创建"); 
super.sessionCreated(iosession); 
} 
@Override 
public void sessionIdle(IoSession iosession, IdleStatus idlestatus) 
throws Exception { 
System.out.println("客户端会话休眠"); 
super.sessionIdle(iosession, idlestatus); 
} 
@Override 
public void sessionOpened(IoSession iosession) throws Exception { 
System.out.println("客户端会话打开"); 
super.sessionOpened(iosession); 
} 

} 


package com.mina.test; 

import java.net.InetSocketAddress; 

import org.apache.mina.core.buffer.IoBuffer; 
import org.apache.mina.core.future.ConnectFuture; 
import org.apache.mina.core.service.IoConnector; 
import org.apache.mina.core.session.IoSession; 
import org.apache.mina.transport.socket.nio.NioSocketConnector; 

public class MinaTimeClient { 

private static final int PORT = 6488; 
private static IoConnector connector; 
private static IoSession session; 

public static void main(String[] args) throws Exception { 

TimeClientHandler clientHandler=new TimeClientHandler(); 
connector = new NioSocketConnector(); 
//设置处理类 
connector.setHandler(clientHandler); 
ConnectFuture connFuture = connector.connect(new InetSocketAddress("localhost", PORT)); 
connFuture.awaitUninterruptibly(); 
session = connFuture.getSession(); 
clientHandler.sessionOpened(session); 
System.out.println("TCP 客户端启动"); 

for(int j=0;j<5;j++){ // 发送两遍 
byte[] bts = new byte[20]; 
for (int i = 0; i < 20; i++) { 
bts[i] = (byte) i; 
} 
IoBuffer buffer = IoBuffer.allocate(20); 
// 自动扩容 
buffer.setAutoExpand(true); 
// 自动收缩 
buffer.setAutoShrink(true); 
buffer.put(bts); 
buffer.flip(); 
session.write(buffer); 
Thread.sleep(2000); 
} 
// 关闭会话，待所有线程处理结束后 
connector.dispose(true); 

} 

}