Nio 框架 Apache Mina 2 总结（自定义编解码）

淡淡的烟草味﹌ 2022-08-27 07:53 192阅读 0赞

**认识：**

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。

**学习MINA的原因：**

由于项目中使用到了socket，并且使用的是传统阻塞式socket编程，项目二期的时候发现生产环境过一段时间就会内存溢出，性能也没有一个好的保证，用检测工具发现线程很多阻塞了。以前公司都没有做过socket程序占大部分的这种项目，对于我们而言也只能网上找资料学习了。前一段时间对IM即时通讯感兴趣就玩了下openfire，听说底层也是mina，当时也不知道MINA是个什么东东，没注意。后来随着我对我们项目框架的思考，发现我们开发人员自己来写socket底层，一来socket这块比较生疏，不容易写好，弄不好哪里没关闭导致什么问题出现都说不定。二来技术人员很容易钻到技术实现这一块来，而不是更多的去关注实现业务。这样非常不好，我在想是否有一种开源框架，帮我们封装好了socket底层，我们只需要用它就可以了呢，找了下，果然有，不过普遍反应mina比较好，而且是非阻塞的（关于阻塞和非阻塞有什么区别，网上有很多资料），所以就选择学习mina 了，之所以学习它是因为想在后期优化项目中现有socket程序。

**我自己实现的例子介绍（我使用自定义编解码）：**

`ProtocolCodecFilter` 用来在字节流和消息对象之间互相转换。当该过滤器接收到字节流的时候，需要首先判断消息的边界，然后把表示一条消息的字节提取出来，通过一定的逻辑转换成消息对象，再把消息对象往后传递，交给 I/O 处理器来执行业务逻辑。这个过程称为“解码”。与“解码”对应的是“编码”过程。在“编码”的时候，过滤器接收到的是消息对象，通过与“解码”相反的逻辑，把消息对象转换成字节，并反向传递，交给 I/O 服务来执行 I/O 操作。

在“编码”和“解码”中的一个重要问题是如何在字节流中判断消息的边界。通常来说，有三种办法解决这个问题：

*  使用固定长度的消息。这种方式实现起来比较简单，只需要每次读取特定数量的字节即可。
 *  使用固定长度的消息头来指明消息主体的长度。比如每个消息开始的 4 个字节的值表示了后面紧跟的消息主体的长度。只需要首先读取该长度，再读取指定数量的字节即可。
 *  使用分隔符。消息之间通过特定模式的分隔符来分隔。每次只要遇到该模式的字节，就表示到了一个消息的末尾。

具体到示例应用来说，客户端和服务器之间的通信协议比较复杂，有不同种类的消息。每种消息的格式都不相同，同类消息的内容也不尽相同。因此，使用固定长度的消息头来指明消息主体的长度就成了最好的选择。

mina编解码流程：request->MyDecoder->MyHandler->MyEncode->response

\---------------------自定义编解码代码实现----------------------------

解码：MyProtocalDecoder.java

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package com.ccic.mina.myprotocal;  
  
import java.nio.charset.Charset;  
import java.nio.charset.CharsetDecoder;  
  
import org.apache.mina.core.buffer.IoBuffer;  
import org.apache.mina.core.session.AttributeKey;  
import org.apache.mina.core.session.IoSession;  
import org.apache.mina.filter.codec.ProtocolDecoder;  
import org.apache.mina.filter.codec.ProtocolDecoderOutput;  
  
public class MyProtocalDecoder implements ProtocolDecoder \{  
    private final AttributeKey CONTEXT = new AttributeKey(getClass(), "context");  
    private final Charset charset;  
    private int maxPackLength = 4000;  
  
    public MyProtocalDecoder() \{  
        this(Charset.defaultCharset());  
    \}  
  
    public MyProtocalDecoder(Charset charset) \{  
        this.charset = charset;  
    \}  
  
    public int getMaxLineLength() \{  
        return maxPackLength;  
    \}  
  
    public void setMaxLineLength(int maxLineLength) \{  
        if (maxLineLength <= 0) \{  
            throw new IllegalArgumentException("maxLineLength: " + maxLineLength);  
        \}  
        this.maxPackLength = maxLineLength;  
    \}  
  
    private Context getContext(IoSession session) \{  
        Context ctx;  
        ctx = (Context) session.getAttribute(CONTEXT);  
        if (ctx == null) \{  
            ctx = new Context();  
            session.setAttribute(CONTEXT, ctx);  
        \}  
        return ctx;  
    \}  
  
    public void decode(IoSession session, IoBuffer in, ProtocolDecoderOutput out) throws Exception \{  
        final int packHeadLength = 8;  
        // 先获取上次的处理上下文，其中可能有未处理完的数据  
        Context ctx = getContext(session);  
        // 先把当前buffer中的数据追加到Context的buffer当中  
        ctx.append(in);  
        // 把position指向0位置，把limit指向原来的position位置  
        IoBuffer buf = ctx.getBuffer();  
        buf.flip();  
        // 然后按数据包的协议进行读取  
        while (buf.remaining() >= packHeadLength) \{  
            buf.mark();  
            // 读取消息头部分  
            int length = buf.getInt();  
  
            // 检查读取是否正常，不正常的话清空buffer  
            if (length < 0 || length > maxPackLength) \{  
                System.out.println("长度\[" + length + "\] > maxPackLength or <0....");  
                buf.clear();  
                break;  
            \}  
            // 读取正常的消息，并写入输出流中，以便IoHandler进行处理  
            else if (length >= packHeadLength && length - packHeadLength <= buf.remaining()) \{  
                int oldLimit2 = buf.limit();  
                buf.limit(buf.position() + length - packHeadLength);  
                String content = buf.getString(ctx.getDecoder());  
                buf.limit(oldLimit2);  
                out.write(content);  
            \} else \{  
                // 如果消息包不完整  
                // 将指针重新移动消息头的起始位置  
                buf.reset();  
                break;  
            \}  
        \}  
        if (buf.hasRemaining()) \{  
            // 将数据移到buffer的最前面  
            IoBuffer temp = IoBuffer.allocate(maxPackLength).setAutoExpand(true);  
            temp.put(buf);  
            temp.flip();  
            buf.clear();  
            buf.put(temp);  
  
        \} else \{// 如果数据已经处理完毕，进行清空  
            buf.clear();  
        \}  
    \}  
  
    public void finishDecode(IoSession session, ProtocolDecoderOutput out) throws Exception \{  
    \}  
  
    public void dispose(IoSession session) throws Exception \{  
        Context ctx = (Context) session.getAttribute(CONTEXT);  
        if (ctx != null) \{  
            session.removeAttribute(CONTEXT);  
        \}  
    \}  
  
    // 记录上下文，因为数据触发没有规模，很可能只收到数据包的一半  
    // 所以，需要上下文拼起来才能完整的处理  
    private class Context \{  
        private final CharsetDecoder decoder;  
        private IoBuffer buf;  
        private int matchCount = 0;  
        private int overflowPosition = 0;  
  
        private Context() \{  
            decoder = charset.newDecoder();  
            buf = IoBuffer.allocate(3000).setAutoExpand(true);  
        \}  
  
        public CharsetDecoder getDecoder() \{  
            return decoder;  
        \}  
  
        public IoBuffer getBuffer() \{  
            return buf;  
        \}  
  
        public int getOverflowPosition() \{  
            return overflowPosition;  
        \}  
  
        public int getMatchCount() \{  
            return matchCount;  
        \}  
  
        public void setMatchCount(int matchCount) \{  
            this.matchCount = matchCount;  
        \}  
  
        public void reset() \{  
            overflowPosition = 0;  
            matchCount = 0;  
            decoder.reset();  
        \}  
  
        public void append(IoBuffer in) \{  
            getBuffer().put(in);  
  
        \}  
  
    \}  
\}

编码：MyProtocalEncoder.java

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package com.ccic.mina.myprotocal;  
  
import java.nio.charset.Charset;  
  
import org.apache.mina.core.buffer.IoBuffer;  
import org.apache.mina.core.session.IoSession;  
import org.apache.mina.filter.codec.ProtocolEncoderAdapter;  
import org.apache.mina.filter.codec.ProtocolEncoderOutput;  
  
public class MyProtocalEncoder extends ProtocolEncoderAdapter \{  
    private final Charset charset;  
  
    public MyProtocalEncoder(Charset charset) \{  
        this.charset = charset;  
    \}  
  
    // 在此处实现包的编码工作，并把它写入输出流中  
    public void encode(IoSession session, Object message, ProtocolEncoderOutput out) throws Exception \{  
        String value = (String) message;  
        IoBuffer buf = IoBuffer.allocate(value.getBytes().length);  
        buf.setAutoExpand(true);  
        if (value != null)  
            buf.put(value.trim().getBytes());  
        buf.flip();  
        out.write(buf);  
    \}  
  
      
\}

编解码工厂类：MyProtocalCodecFactory.java

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package com.ccic.mina.myprotocal;  
  
import java.nio.charset.Charset;  
  
import org.apache.mina.core.session.IoSession;  
import org.apache.mina.filter.codec.ProtocolCodecFactory;  
import org.apache.mina.filter.codec.ProtocolDecoder;  
import org.apache.mina.filter.codec.ProtocolEncoder;  
  
public class MyProtocalCodecFactory implements ProtocolCodecFactory \{  
    private final MyProtocalEncoder encoder;  
    private final MyProtocalDecoder decoder;  
  
    public MyProtocalCodecFactory(Charset charset) \{  
        encoder = new MyProtocalEncoder(charset);  
        decoder = new MyProtocalDecoder(charset);  
    \}  
  
    public ProtocolEncoder getEncoder(IoSession session) \{  
        return encoder;  
    \}  
  
    public ProtocolDecoder getDecoder(IoSession session) \{  
        return decoder;  
    \}  
  
\}

Handler类：MyHandler.java

======================================

package com.ccic.mina.myprotocal;  
  
import org.apache.mina.core.service.IoHandlerAdapter;  
import org.apache.mina.core.session.IdleStatus;  
import org.apache.mina.core.session.IoSession;  
import org.slf4j.Logger;  
import org.slf4j.LoggerFactory;  
  
class MyHandler extends IoHandlerAdapter \{  
    private final static Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(MyHandler.class);  
  
    @Override  
    public void sessionOpened(IoSession session) throws Exception \{  
        LOGGER.info(" session is Opened..." + session.getId());  
    \}  
  
    @Override  
    public void exceptionCaught(IoSession session, Throwable cause) throws Exception \{  
        // log.warn(" cause.getMessage()..." + cause.printStackTrace());  
        session.close(true);  
    \}  
  
    @Override  
    public void messageReceived(IoSession session, Object message) throws Exception \{  
        String pack = (String) message;  
  
        // 接收报文，进行业务处理  
  
        // 返回报文给客户端  
        session.write(pack);  
    \}  
  
    @Override  
    public void sessionIdle(IoSession session, IdleStatus status) throws Exception \{  
        LOGGER.info("IDLE " + session.getIdleCount(status));  
    \}  
\}

客户端： MyProtocalClient.java

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package com.ccic.mina.myprotocal;  
  
import java.io.BufferedReader;  
import java.io.DataOutputStream;  
import java.io.InputStreamReader;  
import java.net.Socket;  
  
public class MyProtocalClient \{  
    // mina编解码流程：request->MyDecoder->MyHandler->MyEncode->response  
    // 对于长度>1000字节的数据包采用分段发送。  
    public static void main(String\[\] args) \{  
        try \{  
            Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8080);  
            DataOutputStream out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());  
            InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(socket.getInputStream());  
            BufferedReader in = new BufferedReader(inputStreamReader);  
            for (int i = 0; i < 200; i++) \{  
                long startTime = System.currentTimeMillis(); // 获取开始时间  
                String str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
                String temp\_ = "";  
                int SUB\_COUNT = 1000;// 按1000个字节来截取字符串  
                // 发送数据包长度  
                out.writeInt(2608 + 8);  
                // 分段来发送数据  
                for (int c = 0; c < str.getBytes().length / SUB\_COUNT; c++) \{  
                    if (temp\_ == "" && temp\_.length() == 0) \{  
                        temp\_ = str.substring(c \* SUB\_COUNT, SUB\_COUNT);  
                        // 发送第一次也是第一段数据  
                        out.write(temp\_.getBytes());  
                    \} else \{  
                        // 按1000个字节分段发送数据  
                        out.write(str.substring(c \* SUB\_COUNT, (c + 1) \* SUB\_COUNT).getBytes());  
  
                        // 发送剩余的不足1000个字节的数据串  
                        int raim\_ = str.substring((c + 1) \* SUB\_COUNT, str.getBytes().length).length();  
                        if (raim\_ < SUB\_COUNT && raim\_ != 0) \{  
                            out.write(str.substring((c + 1) \* SUB\_COUNT, str.getBytes().length).getBytes());  
                        \}  
                    \}  
                \}  
                // 马上写入，释放缓存  
                out.flush();  
                System.out.println(i + " sended");  
  
                char temp\[\] = new char\[2700\];  
                String backLine = "";  
                in.read(temp);  
                backLine = String.valueOf(temp).trim();  
                System.out.println("backLine==" + backLine);  
                long endTime = System.currentTimeMillis(); // 获取结束时间  
                System.out.println("程序运行时间(毫秒)： " + (endTime - startTime) + "ms");  
            \}  
            Thread.sleep(1000);  
            out.close();  
            in.close();  
            socket.close();  
        \} catch (Exception e) \{  
            e.printStackTrace();  
        \}  
    \}  
\}

服务端类：MyProtocalServer.java

============================================

package com.ccic.mina.myprotocal;  
  
import java.io.IOException;  
import java.net.InetSocketAddress;  
import java.nio.charset.Charset;  
import java.util.concurrent.Executors;  
  
import org.apache.mina.core.filterchain.DefaultIoFilterChainBuilder;  
import org.apache.mina.core.service.IoAcceptor;  
import org.apache.mina.core.session.IdleStatus;  
import org.apache.mina.filter.codec.ProtocolCodecFilter;  
import org.apache.mina.filter.executor.ExecutorFilter;  
import org.apache.mina.filter.logging.LogLevel;  
import org.apache.mina.filter.logging.LoggingFilter;  
import org.apache.mina.transport.socket.nio.NioSocketAcceptor;  
  
/\*\*  
 \* mina编解码流程：request->MyDecoder->MyHandler->MyEncode->response  
 \*  
 \* @author  
 \*  
 \*/  
public class MyProtocalServer \{  
    private static final int PORT = 8080;  
  
    // static Logger logger = Logger.getLogger(MyProtocalServer.class);  
  
    public static void main(String\[\] args) throws IOException \{  
        // PropertyConfigurator.configure("conf\\\\log4j.properties");  
        IoAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor();  
        // Log4jFilter lf = new Log4jFilter(logger);  
  
        // 定义SLF4J 日志级别 Look: http://riddickbryant.iteye.com/blog/564330  
        LoggingFilter loggingFilter = new LoggingFilter();  
        loggingFilter.setSessionCreatedLogLevel(LogLevel.NONE);// 一个新的session被创建时触发  
        loggingFilter.setSessionOpenedLogLevel(LogLevel.NONE);// 一个新的session打开时触发  
        loggingFilter.setSessionClosedLogLevel(LogLevel.NONE);// 一个session被关闭时触发  
        loggingFilter.setMessageReceivedLogLevel(LogLevel.NONE);// 接收到数据时触发  
        loggingFilter.setMessageSentLogLevel(LogLevel.NONE);// 数据被发送后触发  
        loggingFilter.setSessionIdleLogLevel(LogLevel.INFO);// 一个session空闲了一定时间后触发  
        loggingFilter.setExceptionCaughtLogLevel(LogLevel.INFO);// 当有异常抛出时触发  
  
        acceptor.getFilterChain().addLast("logger", loggingFilter);  
        // 过滤器（自定义协议）  
        acceptor.getFilterChain().addLast("codec",  
                new ProtocolCodecFilter(new MyProtocalCodecFactory(Charset.forName("UTF-8"))));  
        // 设置数据将被读取的缓冲区大小  
        acceptor.getSessionConfig().setReadBufferSize(3000);  
        // 10秒内没有读写就设置为空闲通道  
        acceptor.getSessionConfig().setIdleTime(IdleStatus.BOTH\_IDLE, 10);  
  
        // 连接池设置  
        // get a reference to the filter chain from the acceptor  
        DefaultIoFilterChainBuilder filterChainBuilder = acceptor.getFilterChain();  
        filterChainBuilder.addLast("threadPool", new ExecutorFilter(Executors.newCachedThreadPool()));  
  
        acceptor.setHandler(new MyHandler());  
        acceptor.bind(new InetSocketAddress(PORT));  
        System.out.println("Start server is listenig at port " + PORT);  
    \}  
\}

运行：

启动服务端server: MyProtocalServer->Main方法

客户端：MyProtocalClient->Main方法

注意：我的消息体长度有两千多个字节，如果一次性write的话，处理返回会需要六七秒，这是因为如果发送消息体过大会自动断包，decoder这里会分段读取好几次，就在这里花费了一定的时间。

只需要客户端把这种比较长的消息体分段发送就可以了，最好每次out.wirte不要超过1000byte。分段后速度就快很多了。

转自: http://yaojialing.iteye.com/blog/768340