Java分布式学习资料：lesson-3- Distributed App Development Based on Message

1、Distributed App Development Based on Message图示单击此处添加段落文字内容1dsds此处添加段落文字内容2单击此处添加段落文字内容3单击此处添加段落文字内容4Distributed Java Application 大型应用系统通常由多个子系统组成。对于Java而言，这些子系统可能部署在同一台机器多个不同的JVM中，也可能部署在不同机器。而这些子系统又不是完全独立，需要相互通信来共同实现业务功能。 Communication Based on Message 当系统间要通信时，需要向外发送消息。消息可以是字节流、字节数组、Java对象。其它系统接收到消

2、息后则进行相应的业务处理。 通常基于TCP/IP和UDP/IP网络协议实现系统间的通信。Cond. 当系统间要通信时，需要向外发送消息。消息可以是字节流、字节数组、Java对象。其它系统接收到消息后则进行相应的业务处理。 TCP/IP是一种可靠的网络数据传输协议。它要求通信双方首先建立连接，之后进行数据传输。TCP/IP保证数据传输的可靠性，包括数据的可到达、数据到达的顺序等。Cond. UDP/IP是一种不保证数据一定到达的网络数据传输协议。UDP/IP并不直接给通信双方建立连接，而是发到网络上进行传输。UDP/IP不建立连接，不保证数据传输的可靠性，传输性能好，可能会出现数据丢失、据乱序等

3、问题。Cond. UDP/IP是一种不保证数据一定到达的网络数据传输协议。UDP/IP并不直接给通信双方建立连接，而是发到网络上进行传输。UDP/IP不建立连接，不保证数据传输的可靠性，传输性能好，可能会出现数据丢失、据乱序等问题。Cond. TCP/IP、UDP/IP用于完成数据传输。通信需要对数据进行处理，POSIX标准分为同步IO和异步IO，其中同步IO用得最多的是BIO（Blocking）和NIO（Non-blocking）. BIO就是当发起IO的读写操作时，均为阻塞方式，只有当程序读到流或将流写入操作系统后，才会释放资源。Cond. NIO就是采用Reactor模式，发起IO的读或

4、写操作时，是非阻塞方式。当Socket有流可读或可写Socket时，操作会通知应用程序处理，应用程序将流读取到缓冲区或写入操作系统。 Java7以前的版本只支持BIO和NIO.Cond. AIO就是采用Proactor模式。调用API的read或write读写数据。当有流可读取时，操作系统会将可读的流传入对于read方法的缓冲区，通知应用程序处理。对于写操作而言，操作系统将write方法传递的写完时，操作系统通知应用程序。AIO省略了NIO遍历通知队列Selector的开销。Communication via Message Four types: TCP/IP+BIO, TCP/IP+NIO

5、, UDP/IP+BIO, and UDP/IP+NIO. TCP/IP+BIO 利用Java的Socket, ServerSocket实现TCP/IP+BIO的系统间通信。 ServerSocket用于实现服务器端口的监听和Socket对象的获取。Cond. /创建连接Socket socket = new Socket(目标IP地址域名，目标端口);/创建读取服务器端返回流的BufferedReader BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream( );Cond./创建

6、向服务器写入流的PrintWriterPrintWriter in = new PrintWriter (new socket.getOutputStream( ), true);/向服务器发送字符串信息。这里即使写失败也不会抛出异常信息，并且一直会阻塞到写入操作系统或网络IO出现异常为止out.println(“Hello World”);Cond./阻塞读取服务器端的返回信息。这里即使写失败也不会抛出异常信息，并且一直会阻塞到写入操作系统或网络IO出现异常为止 In.readLine( ); /接受客户端建立连接的请求，返回Socket对象，和客户端进行交互。交互方式和客户端相同。TCP/

7、IP+BIO方法一直会阻塞到有新客户端发送建立连接请求。 Socket socket = ss.accept();Cond.TCP/IP+BIO方法一直会阻塞到有新客户端发送建立连接请求。若希望此方法多阻塞一段时间，在创建ServerSocket后调用其setTimeout(以毫秒为单位的超时时间) TCP/IP+BIO不适合客户端同时发送多个请求到服务器的情况。因为过多的Socket消耗过多的服务器资源，频繁创建Socket连接导致系统性能下降。 Cond.TCP/IP+NIO利用java.nio.channels的Channel和Selector实现系统间的通信。Channel有Socke

8、tChannel和ServerChannel两种，SocketChannel用于建立连接、监听时间以及操作读写；ServerSocketChannel用于监听端口及监听连接事件。程序通过Selector获取是否有要处理的事件。Cond.SocketChannel channel = SocketChannel.open()/设置为非阻塞模式channel.configureBlocking(false);/对于非阻塞模式，立即返回false，表示连接正在建立之中channel.connect(SocketAddress);Selector selector = Selector.open( )

9、;Cond./向channel注册selector以及感兴趣的连接事件channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT)/阻塞至有感兴趣的IO事件发生，或到达超时时间。如果希望一直等至有感兴趣的IO事件发生，可调用无参数的select方法。如果希望不阻塞直接返回是否有感兴趣的事件发生，可调用selectNow方法。Int Keys = selector.select(以毫秒为单位的超时时间 )Cond.SelectionKey skey = null;If(nKeys 0) set keys = selector.selectedKeys(

10、);for(SelectionKey key; keys)/对于发生连续的事件 if(key.isConnectable() SocketChannel sc = (SocketChannel )key.channel(); sc.configureBlock(false); Cond./注册感兴趣的IO事件，通常不直接注册写事件。在发送缓冲区未满的情况下，一直是可写的。因此，如果注册了写事件，而又不用写数据，很容易造成CPU消耗100%的情况。 sc.finishConnect();/有流可读取Cond./有流可读取 else if(key.isReadable() ByteBuffer b

11、uffer = ByteBuffer .allocate(1024); SocketChannel sc = (SocketChannel )key.channel(); int readBytes = 0; try int ret = 0; try Cond./读取目前可读得流，sc.read返回的为成功复制到bytebuffer的字节数，此步为阻塞操作，值可能为0；当到达流结尾时，返回-1。 while( (ret = sc.read(buffer) 0) readBytes += ret; finally buffer.flip(); finally if(buffer ! = null

12、) buffer.clear(); Cond./可写入流 else if( key.is Writable() /取消对OP_WRITE事件的注册 erestOps(erestOps() & (SelectionKey.OP_WRITE) ) ; SocketChannel sc = (SocketChannel)key.channel(0; Cond./此步为阻塞操作，直到写入操作系统发送缓冲区或网络IO出现异常，返回成功写入的字节数，当操作系统的发送缓冲区已满，返回0。Int writtenedSize = sc.write(ByteBuffer) /如未写入，

13、则继续注册感兴趣的OP-WRITE事件If(writtenedSize = 0)KerestOps(erestOps() | | SelectionKey.OP_WRITE)； Cond.Selector.selectedKeys().clear(); /对于要写入的流，可直接调用channel.write来完成。只有在未写入成功时才要注册OP_WRITE事件Int wSize = channel.wite(ByteBuffer) ;If(wSize = 0) erestOps(erestOps() | SelectionKey.OP_WR

14、ITE)Cond. NIO是典型的Reactor模式的事件，通过注册感兴趣的事件以及扫描是否有感兴趣的事件发生，从而执行相应的动作。 服务器端的关键代码：ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel .open();ServerSocket serversocket = ssc.socket();Cond. /绑定要监听端口 serverSocket.bind(new InetSocketAddress(port); ssc.configureBlocking(false); 之后采取和客户端同样的方式对selector.select进行查询，只是

15、增加一个对key.isAcceptable的处理If(key.isAcceptable() ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();Cond. TCP/IP+NIO能做到通信不阻塞。采用的方式是服务器端返回的响应带有请求标识，客户端采用连接复用方式。即每个SocketChannel发送消息后，不用等响应便可继续发送消息。降低连接池内的资源争抢问题。 服务器端由一个线程监听连接事件，另一个或多个线程监听网络流读写事件。UDP/IP+BIO UDP/IP+BIO基于DatagramSocket和Datagra

16、mPacket实现。DatagramSocket负责监听端口及读写数据，DatagramPacket作为数据流对象进行通信。/由于UDP/IP是无连接的，双方通信时需启动一个监听端口，承担服务器职能。DatagramSocket serverSocket = new DatagramSocket(监听的端口);Contd.byte buffer = new byte65507;DatagramPacket recevePacket = new DatagramPacket( buffer, buffer.length);DatagramSocket socket = new DatagramS

17、ocket();DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas, dats.length, server, port);/阻塞发送packet到指定的服务器和端口，出现网络IO异常时抛出IOException，当连不上目标地址和端口时，抛出PortUnreachableExceptionContd.DatagramSocket.setSoTimeout(以毫秒为单位的超时时间); /设置读取流的超时时间serverSocket.receive(recePacket); 服务器端的代码和客户端结构基本一致。 UDP/IP+BIO不会有连接竞争。出

18、现多请求时，服务器端接收一个packet就放入一个线程处理。UDP/IP+NIO UDP/IP+NIO通过DatagramChannel和ByteBuffer实现UDP/IP+NIO，DatagramChannel负责监听端口及进行读写，ByteBuffer用于数据流传输。DatagramChannel receChannel = DatagramChannel .open();receChannel.configureBlocking(false);DatagramSocket socket = receChannel .socket();Socket.bind(new InetSOcketAddress(rport);UDP/IP+NIOSelector selector = Selector.open();receChannel