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Apache Mina学习1

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Apache MINA 2 是一个开发高性能和高可伸缩性网络应用程序的网络应用框架。它提供了一个抽象的事件驱动的异步 API,可以使用 TCP/IP、UDP/IP、串口和虚拟机内部的管道等传输方式。Apache MINA 2 可以作为开发网络应用程序的一个良好基础。本文将介绍 Apache MINA 2 的基本概念和 API,包括 I/O 服务、I/O 会话、I/O 过滤器和 I/O 处理器。另外还将介绍如何使用状态机。本文包含简单的计算器服务和复杂的联机游戏两个示例应用。

Apache MINA 2 是一个开发高性能和高可伸缩性网络应用程序的网络应用框架。它提供了一个抽象的事件驱动的异步 API,可以使用 TCP/IP、UDP/IP、串口和虚拟机内部的管道等传输方式。Apache MINA 2 可以作为开发网络应用程序的一个良好基础。下面将首先简单介绍一下 Apache MINA 2。

Apache MINA 2 介绍

Apache MINA 是 Apache 基金会的一个开源项目,目前最新的版本是 2.0.0-RC1。本文中使用的版本是 2.0.0-M6。从 参考资料 中可以找到相关的下载信息。下面首先介绍基于 Apache MINA 的网络应用的一般架构。

基于 Apache MINA 的网络应用的架构

基于 Apache MINA 开发的网络应用,有着相似的架构。图 1 中给出了架构的示意图。


图 1. 基于 Apache MINA 的网络应用的架构
基于 Apache MINA 的网络应用的架构 

如 图 1 所示,基于 Apache MINA 的网络应用有三个层次,分别是 I/O 服务、I/O 过滤器和 I/O 处理器:

  • I/O 服务:I/O 服务用来执行实际的 I/O 操作。Apache MINA 已经提供了一系列支持不同协议的 I/O 服务,如 TCP/IP、UDP/IP、串口和虚拟机内部的管道等。开发人员也可以实现自己的 I/O 服务。
  • I/O 过滤器:I/O 服务能够传输的是字节流,而上层应用需要的是特定的对象与数据结构。I/O 过滤器用来完成这两者之间的转换。I/O 过滤器的另外一个重要作用是对输入输出的数据进行处理,满足横切的需求。多个 I/O 过滤器串联起来,形成 I/O 过滤器链。
  • I/O 处理器:I/O 处理器用来执行具体的业务逻辑。对接收到的消息执行特定的处理。
创建一个完整的基于 Apache MINA 的网络应用,需要分别构建这三个层次。Apache MINA 已经为 I/O 服务和 I/O 过滤器提供了不少的实现,因此这两个层次在大多数情况下可以使用已有的实现。I/O 处理器由于是与具体的业务相关的,一般来说都是需要自己来实现的。

 

事件驱动的 API

Apache MINA 提供的是事件驱动的 API。它把与网络相关的各种活动抽象成事件。网络应用只需要对其感兴趣的事件进行处理即可。事件驱动的 API 使得基于 Apache MINA 开发网络应用变得比较简单。应用不需要考虑与底层传输相关的具体细节,而只需要处理抽象的 I/O 事件。比如在实现一个服务端应用的时候,如果有新的连接进来,I/O 服务会产生 sessionOpened这样一个事件。如果该应用需要在有连接打开的时候,执行某些特定的操作,只需要在 I/O 处理器中此事件处理方法 sessionOpened中添加相应的代码即可。

在介绍 Apache MINA 中的基本概念的细节之前,首先通过一个简单的应用来熟悉上面提到的三个层次的具体职责。




回页首


从简单应用开始

在使用 Apache MINA 开发复杂的应用之前,首先将介绍一个简单的应用。通过此应用可以熟悉上面提到的三个层次,即 I/O 服务、I/O 过滤器和 I/O 处理器。该应用是一个简单的计算器服务,客户端发送要计算的表达式给服务器,服务器返回计算结果。比如客户端发送 2+2,服务器返回 4.0作为结果。

在实现此计算器的时候,首先需要考虑的是 I/O 服务。该计算器使用 TCP/IP 协议,需要在指定端口监听,接受客户端的连接。Apache MINA 提供了基于 Java NIO 的套接字实现,可以直接使用。其次要考虑的是 I/O 过滤器。I/O 过滤器过滤所有的 I/O 事件和请求,可以用来处理横切的需求,如记录日志、压缩等。最后就是 I/O 处理器。I/O 处理器用来处理业务逻辑。具体到该应用来说,就是在接收到消息之后,把该消息作为一个表达式来执行,并把结果发送回去。I/O 处理器需要实现 org.apache.mina.core.service.IoHandler接口或者继承自org.apache.mina.core.service.IoHandlerAdapter。该应用的 I/O 处理器的实现如 清单 1 所示。


清单 1. 计算器服务的 I/O 处理器 CalculatorHandler 
public class CalculatorHandler extends IoHandlerAdapter { 
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory 
        .getLogger(CalculatorHandler.class); 

    private ScriptEngine jsEngine = null; 

    public CalculatorHandler() { 
        ScriptEngineManager sfm = new ScriptEngineManager(); 
        jsEngine = sfm.getEngineByName("JavaScript"); 
        if (jsEngine == null) { 
            throw new RuntimeException("找不到 JavaScript 引擎。"); 
        } 
    } 

    public void exceptionCaught(IoSession session, Throwable cause) 
        throws Exception { 
        LOGGER.warn(cause.getMessage(), cause); 
    } 

    public void messageReceived(IoSession session, Object message) 
        throws Exception { 
        String expression = message.toString(); 
        if ("quit".equalsIgnoreCase(expression.trim())) { 
            session.close(true); 
            return; 
        } 
        try { 
            Object result = jsEngine.eval(expression); 
            session.write(result.toString()); 
        } catch (ScriptException e) { 
            LOGGER.warn(e.getMessage(), e); 
            session.write("Wrong expression, try again."); 
        } 
    } 
}

在 清单 1 中,messageReceived 由 IoHandler 接口声明。当接收到新的消息的时候,该方法就会被调用。此处的逻辑是如果传入了“quit”,则通过 session.close关闭当前连接;如果不是的话,就执行该表达式并把结果通过 session.write发送回去。此处执行表达式用的是 JDK 6 中提供的 JavaScript 脚本引擎。此处使用到了 I/O 会话相关的方法,会在下面进行说明。

接下来只需要把 I/O 处理器和 I/O 过滤器配置到 I/O 服务上就可以了。具体的实现如 清单 2 所示。


清单 2. 计算器服务主程序 CalculatorServer
public class CalculatorServer { 
    private static final int PORT = 10010; 

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory 
        .getLogger(CalculatorServer.class); 

    public static void main(String[] args) throws IOException { 
        IoAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor(); 

        acceptor.getFilterChain().addLast("logger", new LoggingFilter()); 
        acceptor.getFilterChain().addLast( 
            "codec", 
            new ProtocolCodecFilter(new TextLineCodecFactory(Charset 
                .forName("UTF-8")))); 

        acceptor.setHandler(new CalculatorHandler()); 
        acceptor.bind(new InetSocketAddress(PORT)); 

        LOGGER.info("计算器服务已启动,端口是" + PORT); 
    } 
}

清单 2 中,首先创建一个 org.apache.mina.transport.socket.nio.NioSocketAcceptor 的实例,由它提供 I/O 服务;接着获得该 I/O 服务的过滤器链,并添加两个新的过滤器,一个用来记录相关日志,另外一个用来在字节流和文本之间进行转换;最后配置 I/O 处理器。完成这些之后,通过 bind 方法来在特定的端口进行监听,接收连接。服务器启动之后,可以通过操作系统自带的 Telnet 工具来进行测试,如 图 2 所示。在输入表达式之后,计算结果会出现在下面一行。


图 2. 使用 Telnet 工具测试计算器服务
使用 Telnet 工具测试计算器服务 

在介绍了简单的计算器服务这个应用之后,下面说明本文中会使用的复杂的联机游戏应用。

本文章转自:https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-mina2/#code1

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