MINA网络通信框架

### MINA网络通信框架


基本介绍:


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/IPUDP/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。

Mina 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。


mina的基本架构:



在图中的模块链中,IoService 便是应用程序的入口,相当于我们前面代码中的 IoAccepter,IoAccepter 便是 IoService 的一个扩展接口。IoService 接口可以用来添加多个 IoFilter,这些 IoFilter 符合责任链模式并由 IoProcessor 线程负责调用。而 IoAccepter 在 ioService 接口的基础上还提供绑定某个通讯端口以及取消绑定的接口。ioHandler则为应用逻辑处理类。


主要类以及接口:
(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IoServiceIoProcessor两个功能接口。另外,IoProcessor负责调用注册在IoService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,这些拦截器可以包括日志输出、黑名单过滤、数据的编码(write方向)与解码(read方向)等功能,其中数据的encodedecode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。


(5.)IoSession:Session可以理解为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。客户端发起请求时,指定服务器地址和端口,客户端也会指定或者根据网络路由信息自动指定一个地址、自动分配一个端口。这个地址、端口对构成一个Session。Session是服务器端对这种连接的抽象,MINA对其进行了封装,定义了IoSession接口,用来代表客户端与服务器的连接,在服务器端来指代客户端,实现对客户端的操作、绑定与客户端有关的信息与对象。通过利用Session的这个概念,编写程序时就可以在服务器端非常方便地区分出是当前处理的是哪个客户端的请求、维持客户端的状态信息、可以实现客户端之间相互通讯。


一图胜千言,MINA的核心类图:



服务端代码大致如下:


Java代码

//初始化Acceptor—可以不指定线程数量,MINA2里面默认是CPU数量+2 
//是你的工作主线程 
NioSocketAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor(5); 
//建立线程池 
java.util.concurrent.Executor threadPool = newFixedThreadPool(1500); 
//加入过滤器(Filter)到Acceptor 
acceptor.getFilterChain().addLast(“exector”, new ExecutorFilter(threadPool)); 
//编码解码器 
acceptor.getFilterChain().addLast(“codec”,new ProtocolCodecFilter(new WebDecoder(),new XmlEncoder())); 
//日志 
LoggingFilter filter = new LoggingFilter(); 
filter.setExceptionCaughtLogLevel(LogLevel.DEBUG); 
filter.setMessageReceivedLogLevel(LogLevel.DEBUG); 
filter.setMessageSentLogLevel(LogLevel.DEBUG); 
filter.setSessionClosedLogLevel(LogLevel.DEBUG); 
filter.setSessionCreatedLogLevel(LogLevel.DEBUG); 
filter.setSessionIdleLogLevel(LogLevel.DEBUG); 
filter.setSessionOpenedLogLevel(LogLevel.DEBUG); 
acceptor.getFilterChain().addLast(“logger”, filter); 
//设置的是主服务监听的端口可以重用 
acceptor.setReuseAddress(true); 
//设置每一个非主监听连接的端口可以重用 
acceptor.getSessionConfig().setReuseAddress(true); 
//MINA2中,当启动一个服务端的时候,要设定初始化缓冲区的长度,如果不设置这个值,系统默认为2048,当客户端发过来的消息超过设定值的时候, 
//MINA2的机制是分段接受的,将字符是放入缓冲区中读取,所以在读取消息的时候,需要判断有多少次。这样的好处就是可以节省通讯的流量。 
//设置输入缓冲区的大小 
acceptor.getSessionConfig().setReceiveBufferSize(1024); 
//设置输出缓冲区的大小 
acceptor.getSessionConfig().setSendBufferSize(10240); 
//设置为非延迟发送,为true则不组装成大包发送,收到东西马上发出 
acceptor.getSessionConfig().setTcpNoDelay(true); 
//设置主服务监听端口的监听队列的最大值为100,如果当前已经有100个连接,再新的连接来将被服务器拒绝 
acceptor.setBacklog(100); 
acceptor.setDefaultLocalAddress(new InetSocketAddress(port)); 
//加入处理器(Handler)到Acceptor 
acceptor.setHandler(new YourHandler()); 
acceptor.bind(); 


客户端代码大致如下:


客户端的初始化和服务器端其实是一样的,就是初始化类不一样,客户端是作为发送者的。


Java代码

SocketConnector connector = new NioSocketConnector(); 
connector.getFilterChain().addLast(“codec”, new ProtocolCodecFilter(new XmlCodecFactory(Charset.forName(charsetName), null, sertType))); 
//指定线程池 
connector.getFilterChain().addLast(“executor”, new ExecutorFilter()); 
//指定业务处理类 
connector.setHandler(this); 


在IoHandler中定义了一些事件方法,比如messageReceived,sessionOpend,sessionCreated,exceptionCaught等,用户只需要在方法内部实现对应的处理逻辑即可。


心跳机制:


mina自身带的心跳机制好处在于,它附加了处理,让心跳消息不会传到业务层,在底层就完成了。


事件模型:


MINA可以看成是事件驱动的。通常在网络通讯中,可以将整个过程划分为几个基本的阶段,如建立连接、数据通信、关闭连接。


数据通信一般包括数据的发送和接收,由于在通信过程中,可能要多次发送和接收数据,以进行不同的业务交互。


不可能一直都接收和发送数据,因此就有Idle出现,在MINA中,如果在设定的时间内没有数据发送或接收,那么就会触发一个Idle事件。



附录:对与协议的理解,摘自ppt


http协议
对应于应用层
tcp协议
对应于传输层
ip协议
对应于网络层
三者本质上没有可比性。 何况
HTTP协议是基于TCP连接的。
TCP/IP是传输层协议,主要解决数据如何在网络中传输;而HTTP是应用层协议,主要解决如何包装数据。
我们在传输数据时,可以只使用传输层(
TCP/IP),但是那样的话,由于没有应用层,便无法识别数据内容,如果想要使传输的数据有意义,则必须使用应用层协议,应用层协议很多,有HTTPFTPTELNET等等,也可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP作传输层协议,以封装HTTP文本信息,然后使用TCP/IP做传输层协议将它发送到网络上。


Socket是对TCP/IP协议的封装,Socket本身并不是协议,而是一个调用接口(API),通过Socket,我们才能使用TCP/IP协议。


这也就不难理解为什么有些内部的系统调用采用socket,而不是http


本身web的这种系统,HTTP已经将报文信息封装好了。各种JEEWEB框架,都能够直接获取报文中的信息,而socket方式,可以双方很方便的自己定义报文的内容,加密方式等等。


URL:应用层


SOCKET
:
网络传输层


Socket(套接字)


是一种基于网络传输层的远程进程间通信编程接口,有操作系统提供一个套接字包含,主机名、端口号两个部分。其中端口号是0~65535之间的一个整数。通常小于1024的端口号被统一分配给特定的网络服务,如ftp服务,21http服务, 80SMTP服务,25POP3服务,110telnet服务,23等等


套接字(socket)是通信的基石,是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示,包含进行网络通信必须的五种信息:连接使用的协议,本地主机的IP地址,本地进程的协议端口,远地主机的IP地址,远地进程的协议端口。


应用层通过传输层进行数据通信时,TCP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个
TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接,许多计算机操作系统为应用程序与TCPIP协议交互提供了套接字(Socket)接口。


由于通常情况下Socket连接就是TCP连接,因此Socket连接一旦建立,通信双方即可开始相互发送数据内容,直到双方连接断开。但在实际网络应用中,客户端到服务器之间的通信往往需要穿越多个中间节点,例如路由器、网关、防火墙等,大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致Socket 连接断连,因此需要通过轮询告诉网络,该连接处于活跃状态。
HTTP连接使用的是“请求响应”的方式,不仅在请求时需要先建立连接,而且需要客户端向服务器发出请求后,服务器端才能回复数据。


很多情况下,需要服务器端主动向客户端推送数据,保持客户端与服务器数据的实时与同步。此时若双方建立的是Socket连接,服务器就可以直接将数据传送给客户端;若双方建立的是HTTP连接,则服务器需要等到客户端发送一次请求后才能将数据传回给客户端,因此,客户端定时向服务器端发送连接请求,不仅可以保持在线,同时也是在“询问”服务器是否有新的数据,如果有就将数据传给客户端。


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