深入理解Apache Mina（5）---- 配置Mina的 线程模型

在Mina的使用中，线程池的配置一个比较关键的环节，同时它也是
Mina性能提高的一个有效的方法，在Mina的2.0以上版本中已经不再需要对Mina线程池的配置了，本系列文章都是基于当前的稳定版本Mina
1.1.7版来进行讲述的，Mina的2.0以上版本现在还都是M(millestone,即里程碑)版的，在1.5版本上2.0M版为稳定版本，但是在
1.5+以上则为非稳定版本，所以，为了更好的进行讨论和学习，还是基于Mina 1.1.7版本进行讨论，如果使用Mina
2.0进行开发要注意JDK的版本问题，当然如果有能力的话也可以自行修改和编译Mina的2.0版本，这里对此就不再多说，使用2.0版本的同学可以不
用理会本文的内容。

上面的内容都是基于Apache Mina提供的文档讲述，如有需要，请自行查找相关资料，在此不再赘述。

下面开始对Mina的线程模型的配置、使用、及ExcutorFilter的基本原理进行简单的讲解。

配置Mina的三种工作线程

在Mina的NIO模式中有三种I/O工作线程（这三种线程模型只在NIO Socket中有效，在NIO数据包和虚拟管道中没有，也不需要配置）：

Acceptor thread

该
线程的作用是接收客户端的连接，并将客户端的连接导入到I/O processor线程模型中。所谓的I/O
processor线程模型就是Mina的I/O processor thread。Acceptor
thread在调用了Acceptor.bind()方法后启动。每个Acceptor只能创建一个Acceptor
thread，该线程模型不能配置，它由Mina自身提供。

Connector thread

该线程模型是客户端的连接线程模型，它的作用和Acceptor thread类似，它将客户端与服务器的连接导入到I/O processor线程模型中。同样地，该线程模型也是由Mina的客户端自动创建，该线程模型也不能进行配置。

I/O processor thread

该
线程模型的主要作用就行接收和发送数据，所有的IO操作在服务器与客户端的连接建立后，所有的数据的接收和发送都是有该线程模型来负责的，知道客户端与服
务器的连接关闭，该线程模型才停止工作。该线程模型可以由程序员根据需要进行配置。该线程模型默认的线程的数量为cpu的核数+1。若你的cpu为双核
的，则你的I/O processor 线程的最大数量为3，同理若你的若你的cpu为四核的，那么你的I/O processor
线程的最大数量为5。

由
上面的内容我们可以知道在Mina中可以配置的线程数量只有I/O
processor，对于每个IoService再创建其实例的时候可以配置该IoService的I/O
processor的线程数量。在SokcetConnector和SocketAccpetor中I/O
Processor的数量是由CPU的核数+1来决定的。

他们的配置方式如下：

Java代码

<span><span style="font-size: small;"
> /***

* 配置SocketAcceptor监听器的I/O Processor的线程的数量,

* 此处的I/O Processor的线程数量由CPU的核数决定，但Acceptor

* 的线程数量只有一个，也就是接收客户端连接的线程数只有一个，

* Acceptor的线程数量不能配置。

* */

SocketAcceptor acceptor = new
SocketAcceptor(Runtime.getRuntime()

.availableProcessors() + 1
, Executors.newCachedThreadPool());

/***

* 配置SocketConnector监听器的I/O Processor的线程的数量,

* 此处的I/O Processor的线程数量由CPU的核数决定，但SocketConnector

* 的线程数量只有一个，也就是接收客户端连接的线程数只有一个，

* SocketConnector的线程数量不能配置。

* */

SocketConnector connector = new
SocketConnector(Runtime.getRuntime()

.availableProcessors() + 1
, Executors.newCachedThreadPool());

</span></span>

/***
* 配置SocketAcceptor监听器的I/O Processor的线程的数量,
* 此处的I/O Processor的线程数量由CPU的核数决定，但Acceptor
* 的线程数量只有一个，也就是接收客户端连接的线程数只有一个，
* Acceptor的线程数量不能配置。
* */
SocketAcceptor acceptor = new SocketAcceptor(Runtime.getRuntime()
.availableProcessors() + 1, Executors.newCachedThreadPool());

/***
* 配置SocketConnector监听器的I/O Processor的线程的数量,
* 此处的I/O Processor的线程数量由CPU的核数决定，但SocketConnector
* 的线程数量只有一个，也就是接收客户端连接的线程数只有一个，
* SocketConnector的线程数量不能配置。
* */
SocketConnector connector = new SocketConnector(Runtime.getRuntime()
.availableProcessors() + 1, Executors.newCachedThreadPool());

在
上面的配置比较难以理解的地方就是Runtime.getRuntime().availableProcessors() +
1，它的意思就是由JVM根据系统的情况(即CPU的核数)来决定IO
Processor的线程的数量。虽然这个线程的数量是在SocketAcceptor /SocketConnector
的构造器中进行的，但是对于SocketAcceptor /SocketConnector自身的线程没有影响，SocketAcceptor
/SocketConnector的线程数量仍然为1。为SocketAcceptor /SocketConnector本身就封装了IO
Processor，SocketAcceptor
/SocketConnector只是由一个单独的线程来负责接收外部连接/向外部请求建立连接，当连接建立后，SocketAcceptor
/SocketConnector会把数据收发的任务转交I/O
Processor的线程。这个在本系列文章的《IoFilter和IoHandler的区别和联系》中的图示中可以看。



图中清晰的显示了IO Processor就是位于IoService和IoFilter之间，IoService负责和外部建立连接，而IoFilter则负责处理接收到的数据，IoProcessor则负责数据的收发工作。

关于配置IO Processor的线程数量还有一种比较“笨”的办法，那就一个一个试，你可以根据你的PC的硬件情况从1开始，每次加1，然后得出IO Processor的最佳的线程的数量。但是这种方式个人建议最好不要用了，上面的方法足矣。配置方法如下：

Java代码

<span><span style="font-size: small;"
>//从1--N开始尝试，N的最大数量为CPU核数+1

SocketAcceptor acceptor = new
SocketAcceptor(N, Executors.newCachedThreadPool());

</span></span>

//从1--N开始尝试，N的最大数量为CPU核数+1
SocketAcceptor acceptor = new SocketAcceptor(N, Executors.newCachedThreadPool());

为Mina的IoFilterChain添加线程池

在Mina的
API中提供了一个ExecutorFilter，该线程池实现了IoFilter接口，它可以作为一个IoFilter添加到
IoFilterChain中，它的作用就是将I/O
Processor中的事件通过其自身封装的一个线程池来转发到下一个过滤器中。在没有添加该线程模型时，I/O
Processor的事件是通过方法来触发的，然后转发给IoHandler。在没有添加该线程池的时候，所有的事件都是在单线程模式下运行的，也就是说
有的事件和处理(IO Processor，IoHandler，IoFilter)都是运行在同一个线程上，这个线程就是IO
Processor的线程，但是这个线程的数量受到CPU核数的影响，因此系统的性能也直接受CPU核数的影响。

比较复杂的应用一般都会
用到该线程池，你可以根据你的需求在IoFilterchain中你可以添加任意数量的线程池，这些线程池可以组合成一个事件驱动(SEDA)的处理模
型。对于一般的应用来说不是线程的数量越多越好，线程的数量越多可能会加剧CPU切换线程所耗费的时间，反而会影响系统的性能，因此，线程的数量需要根据
实际的需要由小到大，逐步添加，知道找到适合你系统的最佳线程的数量。ExcutorFilter的配置过程如下：

Java代码

<span><span style="font-size: small;"
>SocketAcceptor acceptor = ...;

DefaultIoFilterChainBuilder filterChainBuilder = acceptor.getDefaultConfig().getFilterChain();

filterChainBuilder.addLast("threadPool"
, new
ExecutorFilter(Executors.newCachedThreadPool());

</span></span>

SocketAcceptor acceptor = ...;
DefaultIoFilterChainBuilder filterChainBuilder = acceptor.getDefaultConfig().getFilterChain();
filterChainBuilder.addLast("threadPool", new ExecutorFilter(Executors.newCachedThreadPool());

在配置该线程池的时候需要注意的一个问题是，当你使用自定的ProtocolCodecFactory时候一定要将线程池配置在该过滤器之后，如下所示：

Java代码

<span><span style="font-size: small;"
>DefaultIoFilterChainBuilder filterChainBuilder = acceptor.getDefaultConfig().getFilterChain();

// 和CPU绑定的操作配置在过滤器的前面

filterChainBuilder.addLast("codec"
, new
ProtocolCodecFactory(...));

// 添加线程池

filterChainBuilder.addLast("threadPool"
, new
ExecutorFilter(Executors.newCachedThreadPool());

</span></span>

DefaultIoFilterChainBuilder filterChainBuilder = acceptor.getDefaultConfig().getFilterChain();
// 和CPU绑定的操作配置在过滤器的前面
filterChainBuilder.addLast("codec", new ProtocolCodecFactory(...));
// 添加线程池
filterChainBuilder.addLast("threadPool", new ExecutorFilter(Executors.newCachedThreadPool());

因为你自己实现的ProtocolCodecFactory直接
读取和转换的是二进制数据，这些数据都是由和CPU绑定的I/O
Processor来读取和发送的，因此为了不影响系统的性能，也应该将数据的编解码操作绑定到I/O
Processor线程中，因为在Java中创建和线程切换都是比较耗资源的，因此建议将ProtocolCodecFactory配置在
ExecutorFilter的前面。关于ProtocolCodecFactory详细讲述会在后续的文档中给出，此处就不多说了。

最后给出一个服务器线程模型完整配置的例子，该例子和KFCClient一起配置使用，详细代码在附件中，此处只给出代码的主要部分：

Java代码

<span><span style="font-size: small;"
>SocketAddress address = new
InetSocketAddress("localhost"
, 4321
);

/***

* 配置SocketAcceptor监听器的I/O Processor的线程的数量, 此处的I/O

* Processor的线程数量由CPU的核数决定，但Acceptor 的线程数量只有一个，也就是接收客户端连接的线程数只有一个，

* Acceptor的线程数量不能配置。

* */

IoAcceptor acceptor = new
SocketAcceptor(Runtime.getRuntime()

.availableProcessors() + 1
, Executors.newCachedThreadPool());

acceptor.getDefaultConfig().setThreadModel(ThreadModel.MANUAL);

// 配置数据的编解码器

acceptor.getDefaultConfig().getFilterChain().addLast("codec"
,

new
ProtocolCodecFilter(new
ObjectSerializationCodecFactory()));

// 此处为你自己实现的编解码器

// config.getFilterChain().addLast("codec", new

// ProtocolCodecFactory(...));

// 为IoFilterChain添加线程池

acceptor.getDefaultConfig().getFilterChain().addLast("threadPool"
,

new
ExecutorFilter(Executors.newCachedThreadPool()));

acceptor.getDefaultConfig().getFilterChain().addLast("logger"
,

new
LoggingFilter());

// 绑定服务器端口

acceptor.bind(address, new
KFCFoodPriceHandler());

System.out.println(" 服务器开始在 8000 端口监听 ......."
);

// ==========================================//

// 此处为客户端的I/O Processor线程数的配置，你可以模仿 //

// IoAcceptor配置来实现 //

// ==========================================//

/***

* 配置SocketConnector监听器的I/O Processor的线程的数量, 此处的I/O

* Processor的线程数量由CPU的核数决定，但SocketConnector

* 的线程数量只有一个，也就是接收客户端连接的线程数只有一个， SocketConnector的线程数量不能配置。

* */

// SocketConnector connector = new SocketConnector(Runtime.getRuntime()

// .availableProcessors() + 1, Executors.newCachedThreadPool());

} </span></span><span><span style="font-size: small;"
> </span></span>