Java之网络通信框架mina

柔光的暖阳◎ 2024-04-21 19:06 187阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*   *  一 mina
     *   *  1.1 mina作用概述
         *  1.2 mina组件的作用
         *  1.3 mina的工作流程
     *  1.4 mina的工作流程
     *   *  1.5 IOService接口
         *   *  1.5.1 IOService的作用
             *  1.5.2 客户端与服务端的作用
             *  1.5.3 IOService的子类接口
         *  1.6 IOprocessor
         *  1.7 IOFilter接口
         *   *  1.7.1 filter的作用
             *  1.7.2 过滤器
             *  1.7.3 自定义过滤器
             *  1.7.4 常见过滤器
             *  1.7.5 过滤器的流程
         *  1.8 IOHandler接口
         *  
         *  1.9 IOSession接口
         *  1.9 长链接与短连接
     *  二 ioservice接口详解
     *   *  2.1 作用
         *  2.2 api

### 一 mina ###

#### 1.1 mina作用概述 ####

mina是一个**基于java nio的网络通信框架**。主要屏蔽了网络通信的一些细节，对Socket进行封装，并且是NIO的一个实现架构，可以帮助我们快速的开发网络通信，常用于游戏的开发、中间件服务端的程序中。

Apache的Mina（Multipurpose Infrastructure Networked Applications）是一个网络应用框架，可以**帮助用户开发高性能和高扩展性的网络应用程序**；它提供了一个抽象的、事件驱动的异步API，使**Java NIO在各种传输协议（如TCP/IP，UDP/IP协议等）下快速高效开发**。

Mina最主要的工作就是**把底层传输的字节码转换为Java对象，提供给应用程序**；或者把应用程序返回的结**果转换为字节码，交给底层传输**。

总结：

1.**默认使用的是JAVA NIO 作为底层支持）操作的编程模型**

2.主要**屏蔽了网络通信的细节，对socket进行封装，并且是nio的一个实现框架，可以帮助我们快速的进行网络通信、游戏、中间价服务的开发**。

3.Mina 的API 将真正的**网络通信与我们的应用程序隔离**开来，你只需要关心你要发送、接收的数据以及你的业务逻辑即可。

#### 1.2 mina组件的作用 ####

1.IOService：**最底层的是IOService，负责具体的IO相关工作**。用于描述我们 的客户端和服务端接口，（IoAccept、IoConnector是子类），分别用于服务端和客户端使用；这一层的典型代表IOSocketAcceptor和 IOSocketChannel。\*\*每当有数据到达时，**IOService会先调用底层IO接口读取数据，封装成IoBuffer**，之后以事件的形式通知上层代码，从而将Java NIO的同步IO接口转化成了异步IO。所以从下图上看，进来的low-level IO经过IOService层后变成IO Event。

2.IOprocessor：**是多线程的环境来处理我们的连接请求**；IoProcessor **负责调用注册在 IoService 上的过滤器，并在过滤器链之后调用IoHandler。**

3.IOFilter: 这个接口定义一组拦截器,，其中数**据的encode 与decode是最为重**要的、也是你在使用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**。需要有开发者自己来实现这个接口。

5.IOsession: **是对底层连接（服务器与客户端的特定连接，该连接由服务器地址、端口以及客户端地址、端口来决定）的封装。**

#### 1.3 mina的工作流程 ####

1.Acceptor与Connector线程

在 **服务器端，bind一个端口后，会创建一个Acceptor线程来 负责监听工作** 。这个线程的工作只有一个：调用Java NIO接口在该端口上 select connect事件，获取新建的连接后，封装成IoSession，交由后面的 Processor线程处理。

在客户端，也有一个类似的， **叫Connector的线程与之相对应** 。这两类线程的数量只有1个，外界无法控制这两类线程的数量。

1.  Processor **线程主要负责具体的IO读写操作和执行后面的IoFilterChain和IoHandler逻** 辑。Processor线 ***\*程的数量N默认是CPU数量+1\****

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### 1.4 mina的工作流程 ###

1.服务端流程：  
1、 **通过SocketAcceptor 同客户端建立连接**；  
2、 **连接建立之后 I/O的读写交给了I/O Processor线程，I/O Processor是多线程的**；  
3、 **通过I/O Processor 读取的数据经过IoFilterChain里所有配置的IoFilter，IoFilter进行消息的过滤，格式的转换，在这个层面可以制定一些自定义的协议；**  
4、 **最后IoFilter将数据交给 Handler 进行业务处理，完成了整个读取的过程**；  
写入过程也是类似，只是刚好倒过来， **通过IoSession.write 写出数据，然后Handler进行写入的业务处理，处理完成后交给IoFilterChain，进行消息过滤 和协议的转换**，最后通过 I/O Processor 将数据写出到 socket 通道。

2.客户端流程：  
1、客户端首先创 **建一个IOConnector 用来和服务端通信,顾名思义这就**是建立的一个连接对象; 2、 在这个连接上创建一个session， 客 **户端中的业务方法可以向session中写入数据，数据经过Filter Chain的过滤后会发送给服务端;**

3、 **从服务端发回的数据也会首先经过Filter Chain的过滤，然后交给IOHandler做进一步的处理**

![img][img 1]

#### 1.5 IOService接口 ####

##### 1.5.1 IOService的作用 #####

用于描述我们的客户端和服务端的接口，**其子类是Connector和Acceptor，Connector描述我们的客户端，Acceptor描述服务端。**

>  *  **Connector描述我们的客户端，Acceptor描述服务端**
>  *  **IOprocessor多线程的环境来处理我们的连接请求流程。**
>  *  **IoFilter提供数据的过滤工作，包括编解码、日志等信息的过滤。**
>  *  **Handler业务对象，自定义handler需要实现IOHanlerAcceptor。**

![img][img 2]

##### 1.5.2 客户端与服务端的作用 #####

I/O Service层  
I/O Filter Chain层  
I/O Handler层

**服务器端需要创建服务器端Socket，监听指定端口并等待请求的带来。**

**客户端需要连接到服务器端指定的监听端口，使用网络服务。**

IoService 抽象的服务（功能）有如下几个：

**管理IoSession：创建和删除IoSession，探测会话Idle状态**

**Filter Chain管理：处理过滤器链，允许用户修改过滤器链执行顺序**

**Handler的调用：当指定事件发生的时候，负责调用Handler进行处理**

统计数据管理：更新消息发生的数量，以及传输的字节数，等等

监听器管理：管理用户设置的 Listener

通信管理：管理端到端数据传输

##### 1.5.3 IOService的子类接口 #####

服务端：

![img][img 3]

客户端：

![img][img 4]

#### 1.6 IOprocessor ####

processor是**以nio为基础实现的以多线程的方式来完成读写操作**，**Java NIO就是基于Reactor模式实现，属于同步非阻塞IO模式** 。

作用： **是为filter读写原始数据的多线程环境** ，如果mina不去实现，我们自己来实现nio的话，需要字节写一个非阻塞读写的多线程环境。

配置processor的多线程环境

**通过NioSocketAcceptor(int processorCount)构造函数可以指定多线程处理器的个数。**

**通过NioSocketConnector()构造函数也可以指定多线程的个数。**

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#### 1.7 IOFilter接口 ####

##### 1.7.1 filter的作用 #####

1.I/O Filter Chain层是介于I/O Service层与I/O Handler层之间的一层，

2.IOFilter的作用 **：对应用程序和网络这块的传输，就是二进制数据和对象直接的相互转化** ，有相应的解码和编码器。这也是我们过滤器的一种。

![img][img 6]

##### 1.7.2 过滤器 #####

![img][img 7]

##### 1.7.3 自定义过滤器 #####

自定义过滤器类： public class MyFilter extends IoFilterAdapter

构造一个ProtocolCodecFilter实例，需要实现一个ProtocolCodecFactory实例，一个ProtocolCodecFactory包含了对消息进行编解码（Codec）的逻辑，这样实 现的好处是将编解码的逻辑和IoFilter解耦合。

设置自定义过滤器

**acceptor.getFilterChain().addLast(“codec”, new ProtocolCodecFilter(new TextLineCodecFactory(Charset.forName(“UTF-8”))));**

##### 1.7.4 常见过滤器 #####

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##### 1.7.5 过滤器的流程 #####

![img][img 9]

#### 1.8 IOHandler接口 ####

这个接\*\*口是你编写业务逻辑的地方，读取数据、发送数据基本都在这个接口总完成，这个实例是绑定到IoService 上的，有且只有一个实例（\*\*没有给一个IoService 注入一个IoHandler 实例会抛出异常）。

根据Mina的架构，我们知道，在客户端主动发起I/O操作请求以后，会等待Mina触发相应的事件，在经过一组IoFilter之后， **在 IoFilter链的最后一个IoFilter被调用 将要结束的时候，会调用我们注册的IoHandler实现，经过处理来满足实际业务逻辑需要。**

####  ####

#### 1.9 IOSession接口 ####

**IOSession：描述的是客户端和服务端的连接，常用于接受和发送数据。**

![img][img 10]

初始化好之后加入到processor负责的一个队列中。processor线程会把队列中的session对应的通道都注册到它自己的selector上，然后这个selector轮询这些通道是否准备就绪，一旦准备就绪就调用对应方法进行处理（read or flushNow）

![img][img 11]

![img][img 12]![img][img 13]

#### 1.9 长链接与短连接 ####

> 长连接：通信双方长期的保持一个连接状态不断开，一旦建立连接后，就不断开，除非发生异常，比较消耗IO资源。
> 
> 短连接：通信双方不是保持一个长期的连接状态，比如Http协议，当客户端发起http请求，服务器处理http请求，当服务器处理完成后，返回客户端数据后就断开链接。
> 
> 默认是代开长连接的，处于监听会话状态，可以改成短连接。如下图 服务端设置
> 
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### 二 ioservice接口详解 ###

#### 2.1 作用 ####

> **实现了对网络通信的客户端和服务端之间的抽象，子接口IOConnector用于描述客户端，子接口IOAcceptor用于描述服务端。**
> 
> **作用**：IOService可以管理我们网络通信的客户端和服务端，并且可以管理连接双方的会话session，同样可以添加过滤器。

![img][img 15]

常用接口为：**IoService，IoAcceptor，IoConnector**

常用类为：**NioSocketAcceptor，NioSocketConnector**

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分析：

IoService接口声明了服务端的共有属性和行为；  
IoAcceptor接口继承了IoService接口，并添加了服务端特有的接口属性及方法，比如bind（）方法，成为典型的服务端接口；  
IoConnector接口同样继承了IoService接口，并添加了客户端特有的接口属性及方法，比如connect（）方法，成为典型的客户端接口；  
AbstractIoService实现了IoService中管理服务的方法，比如getFilterChainBuilder方法—获得过滤器链；  
AbstractIoService抽象类继承了AbstractIoService抽象类并实现了IoAcceptor接口，成为了拥有管理服务端实现功能的服务端类；我们常用的NioSocketAcceptor就是它的子类；  
AbstractIoConnector抽象类继承了AbstractIoService抽象类并实现了IoConnector接口，成为了拥有管理客户端实现功能的客户端类；我们常用的NioSocketConnector就是它的子类；

#### 2.2 api ####

1.ioservice

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2.ioconector

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3.ioAcceptor

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4.NIOsocketAcceptor

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5.NIOsocketConnector

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