仿照jetty的nio原理写了个例子

潇洒紫焰

看了好些天的nio和jetty源码，写了个例子。
太晚了，先直接贴代码了，注释不是很全。
更新了代码的解释和2个疑问在最下面

package com.daizuan.jetty;
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.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
/**
*
*
* @author daizuan
*/
public class SimpleJettyServer {
private final ConcurrentLinkedQueue<Object> _changes_con       = new ConcurrentLinkedQueue<Object>();
private final ConcurrentLinkedQueue<Object> _changes_req       = new ConcurrentLinkedQueue<Object>();
private static int                          DEFAULT_BUFFERSIZE = 16;
private static String                       DEFAULT_CHARSET    = "GBK";
private ServerSocketChannel                 channel;
private Selector                            selector;
private int                                 port;
private static final String                 EXIT               = "exit";
private static final String                 FORMAT             = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";
public SimpleJettyServer(int port) throws IOException{
this.port = port;
this.channel = ServerSocketChannel.open();
this.selector = Selector.open();
}
private String getTime() {
DateFormat df = new SimpleDateFormat(FORMAT);
return df.format(new Date());
}
public void listen() throws IOException { // 服务器开始监听端口，提供服务
channel.socket().bind(new InetSocketAddress(port)); // 将scoket榜定在制定的端口上
channel.configureBlocking(true);
new Thread(new ConnectionHander()).start();
new Thread(new RequestExecutor()).start();
new Thread(new RequestHander()).start();
}
class ConnectionHander implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("ConnectionHander:connection Hander start......");
while (true) {
// 分发连接事件
SocketChannel sc = null;
try {
// 这里阻塞监听连接事件
sc = channel.accept();
sc.configureBlocking(false);
_changes_con.add(sc);
// 释放selector的锁,以便接收注册信息
selector.wakeup();
System.out.println("listener:a client in![" + sc.socket().getRemoteSocketAddress() + "]");
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
/**
* @author daizuan 分发请求
*/
class RequestHander implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("RequestHander:Request Hander start......");
while (true) {
try {
// 阻塞，直到有请求进来
selector.select();
// 因为注册信息需要获取selector的锁，所以需要放在这里处理注册信息
int changes = _changes_con.size();
Object change = null;
while (changes-- > 0 && (change = _changes_con.poll()) != null) {
try {
if (change instanceof SocketChannel) {
SocketChannel sc = (SocketChannel) change;
String id = "[" + sc.socket().getRemoteSocketAddress() + "] ";
sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ, id);
write(sc, "hello:" + id + ",please input something!\n");
System.out.println("a client connected!" + id);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
// 处理请求信息，扔进请求队列
for (SelectionKey key : keys) {
if (key.isReadable()) {
// 取消注册事件
key.interestOps(0);
_changes_req.add(key);
}
}
selector.selectedKeys().clear();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
private void close(SocketChannel sc) {
if (sc != null && sc.socket() != null) {
try {
sc.socket().close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
if (sc != null) {
try {
sc.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
private void write(SocketChannel sc, String str) {
try {
sc.write(ByteBuffer.wrap(str.getBytes(DEFAULT_CHARSET)));
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 数组扩容
*
* @param src byte[] 源数组数据
* @param size int 扩容的增加量
* @return byte[] 扩容后的数组
*/
private byte[] grow(byte[] src, int size) {
byte[] tmp = new byte[src.length + size];
System.arraycopy(src, 0, tmp, 0, src.length);
return tmp;
}
private String parseRequest(SocketChannel sc) throws IOException {
ByteBuffer bbuffer = ByteBuffer.allocate(DEFAULT_BUFFERSIZE);
int count = 0;
int off = 0;
byte[] data = new byte[DEFAULT_BUFFERSIZE * 10];
bbuffer.clear();
// 循环一次性吧所有数据读完，否则可能buffer满了，数据未读完
while ((count = sc.read(bbuffer)) > 0) {
bbuffer.flip();
if ((off + count) > data.length) {
data = grow(data, DEFAULT_BUFFERSIZE * 10);
}
byte[] buf = bbuffer.array();
System.arraycopy(buf, 0, data, off, count);
off += count;
}
if (count < 0) {
return null;
}
byte[] req = new byte[off];
System.arraycopy(data, 0, req, 0, off);
return new String(req, DEFAULT_CHARSET).trim();
}
private void interestKey(SelectionKey key, int OP) {
key.interestOps(OP);
selector.wakeup();
}
private boolean needToCanncel(String request) {
return EXIT.equals(request);
}
/**
* @author daizuan 处理请求
*/
class RequestExecutor implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("RequestExecutor:Request Executor start......");
while (true) {
int changes = _changes_req.size();
Object change = null;
while (changes-- > 0 && (change = _changes_req.poll()) != null) {
try {
if (change instanceof SelectionKey) {
SelectionKey key = (SelectionKey) change;
SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
// 解析出请求
String request = parseRequest(sc);
// 客户端退出
if (request == null) {
close(sc);
continue;
}
String id = (String) key.attachment();
System.out.println("read [" + request + "] from " + id);
if (needToCanncel(request)) {
System.out.println(id + "I am die!");
close(sc);
continue;
}
// 向客户端写一些信息
write(sc, "[" + getTime() + "] " + request + "\n");
// 重新设置key，需要获得锁。所以从阻塞唤醒selector
interestKey(key, SelectionKey.OP_READ);
// 如果不想继续，再这里关掉吧
// sc.socket().close();
// sc.close();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
// System.out.println("server start.........");
SimpleJettyServer server = new SimpleJettyServer(6789);
server.listen(); // 服务器开始监听端口，提供服务
}
}



代码说起来太枯燥，我们可以吧这个server看作一辆行驶中的公交车，车上的每个乘客看成是一个客户端，同时有三个工作人员：观察员，售票员，服务员，负责维护这辆车。
1.观察员(ConnectionHander)：
他就负责站在车门口盯着车外，只要发现有想要人上车(客户端发起与服务端连接的请求)，就负责把这个人带进汽车。如：有个叫张三的家伙被他带上了车，他会告诉张三：“喂，和车门口的其他人(已经在_changes_con队列中的请求)一起，在车门口排队站好了，别到处跑(把连接扔进队列_changes_con)，一会儿售票员会来找你登记的(注册SelectionKey.OP_READ事件)”。然后观察员大吼一声告诉售票员，别发呆(selector.select()，这个方法这里是阻塞的，所以说成发呆)啦，快来登记(selector.wakeup())新乘客。接着观察员继续傻傻的等待(阻塞的等待)，一心一意的！直到他发现又有人要上车。
2.售票员(RequestHander)：
售票员往车门口看了一眼(遍历_changes_con队列)。果然有个叫张三的小伙子正在门口乖乖的等着，售票员走过去说：“喂，新上来的，来登记吧”，于是，售票员就吧张三的信息登记(sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ, id))到她的小本子(selector.keys()这个小本子是售票员专有的，其他人无法操作)上。登记的信息有：到哪一站下车(SelectionKey.OP_READ)，张三携带了什么物品(第三个参数)。登记完了张三并且告诉他：“你可以去睡觉了，到站了我会通知你的。”。OK，于是张三就找到个位置，呼呼大睡。不用担心坐过了站。
登记完了新乘客，售票员还得时刻注意车外，是不是到了有人要下车的地方。
很快，到了张三要下车的地方，售票员立刻把张三的名字写在一块黑板上(selector.selectedKeys())，当然黑板上可能不止张三一个人的名字，因为有可能其他人也在这个地方下车。然后叫醒要下车的人，并一个一个更改登记信息(key.interestOps(0))，然后告诉它们：“到后门口排队站好了(_changes_req.add(key))，一会服务员会来给你们开门，让你们下去的”。最后，服务员擦掉黑板上的信息(selector.selectedKeys().clear())
3.服务员(RequestExecutor)：
服务员负责处理下车(客户端提交上来的请求)这件事情。她热情的接待了张三(这里是parseRequest方法)，并认真的回答了张三提出的各种问题(处理客户端的请求，这里是write这个方法，通过socketchannel向客户端写一些信息)。然后为张三打开车门，让他下车(sc.socket().close(),sc.close())。当然，如果这个时候张三反悔了，说：“我不想下车了，我再做一会儿再下去”。服务员也会热情的帮更改登记信息(interestKey方法)，并告诉售票员(selector.wakeup())，：“把张三这小子的信息改一下 key.interestOps(OP)”。OK，张三又可以继续到车上睡大觉了！如果到了他要下车的地方，售票员会再次执行之前相同的操作。
遇到的问题
问题1：处理完请求后，继续注册会卡住，也就是卡在sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ, id)
原因：socketChannel注册到selector，需要获取selector的keys的锁，而此时，selector正阻塞在selector.select()方法上面。如果没有新的请求进来，会一直持有keys的锁。注册的时候拿不到keys的锁会阻塞卡住。
解决1：再注册之前手动调用一次selector.wakeup()，让selector和注册这2个线程去竟争
解决2：考虑倒注册操作的开销比较小，完全可以放到selecotr的同一个线程里面(jetty就是这么做的)。请求处理完后，直接调用key的interestOps方法，然后selector.wakeup()，第二次select操作的时候，会重新刷新keys。注册生效。
问题2：socketchannel.read(Bytebuffer)读取含有中文的buffer，然后用CharBuffer charBuffer = decoder.decode(bbuffer)操作会抛出异常 java.nio.charset.UnmappableCharacterException: Input length = 2
原因：客户端的输入编码不对。我用的terminal的编码为UTF-8
解决：设置一下即可。
问题3：输入中文过长的时候，还是偶尔会出现java.nio.charset.MalformedInputException: Input length = 1
原因：中文占用2个字节，如果只读到奇数个字节，解码就会出错。
解决：最好一次性读完所有的输入。所以用while循环来使劲读。每次读的放到数组里面，直到读到的为0，即认为没有信息了。然后解码。见parseRequest方法
2个疑问，期待你的解答！
1.实际上，由于网络原因parseRequest里面count = sc.read(bbuffer)可能读到的确实为0，但是却不是读完了所有信息，api上说读到的为-1即可认为已经读完，可经测试，即使读完了，也没有出现-1的情况，最后一次始终为0。谁能解释一下？
2.频繁调用wakeUp。看到wakeUp的原理，发现么次都是往连接里面写入一个字节，然后selector发现有io进来了，就解除阻塞。资料上说实际应用中这个开销还是不容忽视的。有木有好的办法减少调用？
3.RequestExecutor这个撕循环，会占用100%的cpu，咋办呢？
写了一个改进版，但是问题1让然无法解决，思考中。。。。http://aids198311.iteye.com/blog/1113471