1. Python技术站首页
  2. 多线程

Java中多线程Reactor模式的实现

• 多线程

当我们在编写使用Java语言开发的多线程应用程序时，一种常见的高并发处理方式是使用Reactor模式。Reactor模式是一种基于事件驱动和非阻塞IO操作的设计模式。其主要思想是将多个客户端请求封装成一个事件，并由事件处理器进行处理。以下是Java中多线程Reactor模式的实现攻略。

Reactor模式的简单介绍

Reactor模式包含三个核心组件：事件处理器、事件个数限制器和事件分发器。其中，事件处理器负责处理事件；事件个数限制器用于限制可以处理的事件个数；事件分发器用于将外部事件转化为内部事件并将其分发到事件处理器中。反应器模式的工作方式如下：

  1. 从外部读取事件。
  2. 将事件转化为内部事件。
  3. 将内部事件队列中的事件交给事件处理器处理。
  4. 处理完毕后，将结果返回给外部。

Reactor模式的Java实现

Java中多线程Reactor模式的实现基于Java NIO库中的Selector和SocketChannel。这里是一个Java的多线程Reactor模式的示例：

import java.io.IOException;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.concurrent.ExecutorService;

public class Acceptor implements Runnable {
    private final ServerSocketChannel ssc;
    private final Dispatcher d;
    private final ExecutorService pool;

    public Acceptor(ServerSocketChannel ssc, Dispatcher d, ExecutorService pool) {
        this.ssc = ssc;
        this.d = d;
        this.pool = pool;
    }

    public void run() {
        try {
            SocketChannel sc = ssc.accept();
            if (sc != null) {
                d.register(sc);
            }
        } catch(IOException e) {
            // handle exception
        }
    }
}

public class Dispatcher implements Runnable {
    private final Selector sel;
    private final ExecutorService pool;
    private int n = 0;

    public Dispatcher(ExecutorService pool) throws IOException {
        this.sel = Selector.open();
        this.pool = pool;
    }

    public void register(SocketChannel sc) throws IOException {
        sc.register(sel, SelectionKey.OP_READ);
    }

    public void run() {
        while (true) {
            sel.select();
            Set<SelectionKey> selectedKeys = sel.selectedKeys();
            Iterator<SelectionKey> it = selectedKeys.iterator();
            while (it.hasNext()) {
                SelectionKey sk = it.next();
                it.remove();
                Runnable r = (Runnable)(sk.attachment());
                pool.execute(r);
            }
        }
    }
}

public class EventHandler implements Runnable {
    private final SocketChannel sc;

    public EventHandler(SocketChannel sc) {
        this.sc = sc;
    }

    public void run() {
        // handle event
    }
}

public class Reactor implements Runnable {
    private final ServerSocketChannel ssc;
    private final ExecutorService pool;
    private final Dispatcher d;

    public Reactor(int port, ExecutorService pool) throws IOException {
        this.pool = pool;
        this.ssc = ServerSocketChannel.open();
        this.d = new Dispatcher(pool);
        ssc.bind(new InetSocketAddress(port));
        ssc.configureBlocking(false);
        SelectionKey sk = ssc.register(d.getSelector(), SelectionKey.OP_ACCEPT);
        sk.attach(new Acceptor(ssc, d, pool));
    }

    public void run() {
        pool.execute(d);
        while (true) {
            if (d.n > 0) {
                d.n = 0;
                // do something
            }
        }
    }
}

这里的Acceptor类用于接受请求并将其发送到Dispatcher中。Dispatcher类使用Selector进行事件选择并且对选中的事件进行调度。EventHandler类用于处理事件。最后，Reactor类将Acceptor和Dispatcher类绑定在了一起。

示例说明

下面是两个通过Reactor模式实现的Java多线程Web服务器的示例：

示例一：基本的Java多线程Web服务器

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Iterator;

public class BasicWebServer {
    private static final int PORT = 8080;
    private static int BUFFER_SIZE = 1024;

    private Selector selector;
    private ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(BUFFER_SIZE);
    private ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.allocate(BUFFER_SIZE);

    public BasicWebServer() { }

    public void start() throws Exception {
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        ssc.configureBlocking(false);
        ssc.bind(new InetSocketAddress(PORT));
        this.selector = Selector.open();
        ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

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

                if (!key.isValid()) {
                    continue;
                }

                if (key.isAcceptable()) {
                    accept(key);
                } else if (key.isReadable()) {
                    read(key);
                } else if (key.isWritable()) {
                    write(key);
                }
            }
        }
    }

    private void accept(SelectionKey key) throws IOException {
        ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
        SocketChannel sc = ssc.accept();
        sc.configureBlocking(false);
        sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
    }

    private void read(SelectionKey key) throws IOException {
        SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();

        readBuffer.clear();
        int len = sc.read(readBuffer);
        if (len == -1) {
            sc.close();
            return;
        }
        readBuffer.flip();

        byte[] bytes = new byte[readBuffer.remaining()];
        readBuffer.get(bytes);
        String request = new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8);

        if (request.contains("GET / HTTP/1.1")) {
            String response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n" +
                    "Content-Type: text/plain\r\n" +
                    "\r\n" +
                    "Hello, World!\r\n";
            writeBuffer.clear();
            writeBuffer.put(response.getBytes());
            writeBuffer.flip();
            sc.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE, writeBuffer);
        }
    }

    private void write(SelectionKey key) throws IOException {
        ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
        SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
        sc.write(buffer);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        BasicWebServer basicWebServer = new BasicWebServer();
        basicWebServer.start();
    }
}

这个Web服务器可以接受来自浏览器的GET请求。如果请求是GET / HTTP/1.1，服务器将返回一个简单的响应，即"Hello, World!"。

示例二：使用线程池的Java多线程Web服务器

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class PoolWebServer {
    private static final int PORT = 8080;
    private static int BUFFER_SIZE = 1024;
    private static int THREAD_POOL_SIZE = 10;

    private Selector selector;
    private ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(BUFFER_SIZE);
    private ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.allocate(BUFFER_SIZE);
    private ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_POOL_SIZE);

    public PoolWebServer() throws IOException {
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        ssc.configureBlocking(false);
        ssc.bind(new InetSocketAddress(PORT));
        this.selector = Selector.open();
        ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
    }

    public void start() throws Exception {
        while (true) {
            selector.select();
            Iterator<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys().iterator();
            while (keys.hasNext()) {
                SelectionKey key = keys.next();
                keys.remove();

                if (!key.isValid()) {
                    continue;
                }

                if (key.isAcceptable()) {
                    accept(key);
                } else if (key.isReadable()) {
                    read(key);
                } else if (key.isWritable()) {
                    write(key);
                }
            }
        }
    }

    private void accept(SelectionKey key) throws IOException {
        ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
        SocketChannel sc = ssc.accept();
        sc.configureBlocking(false);
        sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
    }

    private void read(SelectionKey key) {
        pool.execute(new EventHandler(key));
    }

    private void write(SelectionKey key) throws IOException {
        ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
        SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
        sc.write(buffer);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        PoolWebServer poolWebServer = new PoolWebServer();
        poolWebServer.start();
    }

    private class EventHandler implements Runnable {
        private final SelectionKey key;

        public EventHandler(SelectionKey key) {
            this.key = key;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();

                readBuffer.clear();
                int len = sc.read(readBuffer);
                if (len == -1) {
                    sc.close();
                    return;
                }
                readBuffer.flip();

                byte[] bytes = new byte[readBuffer.remaining()];
                readBuffer.get(bytes);
                String request = new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8);

                if (request.contains("GET / HTTP/1.1")) {
                    String response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n" +
                            "Content-Type: text/plain\r\n" +
                            "\r\n" +
                            "Hello, World!\r\n";
                    writeBuffer.clear();
                    writeBuffer.put(response.getBytes());
                    writeBuffer.flip();
                    sc.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE, writeBuffer);
                }
            } catch (IOException e) {
                // handle error
            }
        }
    }
}

这个Web服务器使用了一个线程池来处理客户端请求。它的流程与示例一相似。但是，当服务器接收到一个请求时，它将这个请求交给线程池中的某个线程去处理。当线程池中没有线程可用时，新的请求将被放置在队列中，直到有线程被释放出来并被分配给这个请求。这个Web服务器对多个客户端的请求进行处理，并且响应时间不会因为线程的数量导致线程之间的争用。

本站文章如无特殊说明，均为本站原创，如若转载，请注明出处：Java中多线程Reactor模式的实现 - Python技术站

赞 (0)
0 0 打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
上一篇 2023年5月16日
下一篇 2023年5月16日

相关文章

  • js Promise并发控制数量的方法

    JS Promise并发控制数量的方法指的是在使用 Promise 进行并发操作时，控制并发数量的技巧。 一般而言，我们可以使用 Promise.all() 或 Promise.race() 来处理并发请求，并获取返回结果。但是，有时我们需要控制并发请求的数量，避免发送过多的请求导致服务端出错或无响应。 以下是 JS Promise 并发控制数量的方法： 使…

    多线程 2023年5月16日
    00

  • C#中的并发集合Concurrent类

    下面我将为你讲解C#中的并发集合Concurrent类的完整攻略。 什么是Concurrent类? C#中的Concurrent classes是线程安全的集合，它们在处理多线程或异步代码时非常有用。 Concurrent classes属于System.Collections.Concurrent命名空间，C#提供了一些常用的Concurrent类，如Co…

    多线程 2023年5月17日
    00

  • 完全解析Android多线程中线程池ThreadPool的原理和使用

    完全解析Android多线程中线程池ThreadPool的原理和使用 简介 在 Android 开发中，多线程编程是很常见的业务需求，但如果不妥善使用多线程，很容易出现死锁、阻塞等问题。而线程池正是一种解决多线程问题的常用方式之一。 本文将详细介绍线程池的原理和使用。 线程池的原理 线程池主要包含以下几个组件： 任务队列（task queue）：用于保存等待…

    多线程 2023年5月17日
    00

  • JAVA并发图解

    《Java并发图解》是一本深入浅出介绍Java并发编程的优秀图书，它通过图示和实例讲解了Java中的并发线程、锁机制、内存模型、并发容器、并发工具等核心知识点。下面我们将对这本书的学习进行详细讲解，包括学习过程、重点知识点、实例说明等内容。 一、学习过程 学习《Java并发图解》的过程中，我们可以按照以下步骤进行： 先阅读全书，熟悉整个并发编程的知识体系和概…

    多线程 2023年5月16日
    00

  • C#线程队列用法实例分析

    C#线程队列用法实例分析 1. 什么是线程队列 线程队列指的是一种数据结构，它遵循“先进先出（FIFO）”的原则，即第一个入队的元素也会是第一个被出队的元素。在C#中，我们可以使用Queue<T>类来实现线程队列。 2. 线程队列的主要用途 线程队列常用于多线程编程中，以便按照一定顺序访问共享资源，避免数据竞争等多线程并发问题。 3. C#中线程…

    多线程 2023年5月16日
    00

  • 浅谈C#多线程简单例子讲解

    下面我来详细讲解“浅谈C#多线程简单例子讲解”的完整攻略。 1. 多线程基础知识 在进行C#多线程编程之前，需要掌握以下基础知识： 线程的定义和生命周期 线程的状态和状态转换 线程同步和互斥 线程池的使用 此外，了解异步编程和并发编程的相关知识也是非常有益的。可以参考官方文档或相关书籍进行学习。 2. 多线程的简单实现 下面我们通过两个简单的例子来介绍C#多…

    多线程 2023年5月17日
    00

  • Java多线程start（）方法原理解析

    Java多线程是Java语言一个非常重要的特性，它可以让程序同时执行多个任务，提高程序的并发性和效率。在多线程编程中，Java提供了一个非常重要的方法——start()方法。本文将深入探讨Java多线程中start()方法的原理，并给出一些实例说明。 什么是start()方法 start()是Thread类中一个非常重要的方法，它用于启动一个新线程。在启动线…

    多线程 2023年5月16日
    00

  • C++ 多线程编程建议之 C++ 对多线程/并发的支持（下）

    下面是关于“C++ 多线程编程建议之 C++ 对多线程/并发的支持（下）”的完整攻略。 什么是 C++ 对多线程/并发的支持 C++11 引入了对多线程/并发的支持，使得 C++ 语言能够更好地应对多线程程序的开发和实现。这些支持主要包括以下内容： std::thread 类型：C++11 引入了 std::thread 类型，它代表了一个执行线程，可以运行…

    多线程 2023年5月17日
    00
合作推广
合作推广
分享本页
返回顶部