mina结构分析（NIO网络接口）

出处：http://gearever.iteye.com

Apache MINA(Multipurpose Infrastructure for Network Applications)
是 Apache 组织一个较新的项目，它为开发高性能和高可用性的网络应用程序提供了非常便利的框架。当前发行的 MINA 版本支持基于 Java NIO 技术的 TCP/UDP 应用程序开发、串口通讯程序（只在最新的预览版中提供），MINA 所支持的功能也在进一步的扩展中。

目前正在使用 MINA 的软件包括有：Apache Directory Project、AsyncWeb、AMQP（Advanced Message Queuing Protocol）、RED5 Server（Macromedia Flash Media RTMP）、ObjectRADIUS、Openfire 等等。

---百度百科

本文以mina 2.0.7为基础，记录mina nio网络接口的内部结构及消息流。在tomcat架构分析(connector
NIO实现)中描述了tomcat的nio实现，两者可以做一个比较。应该说在一些思想上有共通的地方，在实现上可能mina的非阻塞更彻底一些。

public static void main(String[] args) {
SocketAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor();
acceptor.getFilterChain().addLast(
"text",  new Business0Filter();
acceptor.setHandler(new ServerHandler());
try {
acceptor.bind(new InetSocketAddress(PORT));
} catch (IOException e) {
acceptor.dispose();
}
}

这是一个典型的基于mina的服务端程序。Mina的大体结构还是很清晰的，绑定一个端口接收消息，经过一个Filter链(上行)预处理request，最后在Handler完成业务逻辑，然后反向经过Filter链(下行)封装response，直至返回客户端。Mina支持TCP/UDP，本文只记录TCP(面向连接)的消息流。

看一下NioSocketAcceptor的内部结构概念图；



可以看出，整体上还是采用多Selector的架构。

Acceptor线程

在NioSocketAcceptor中有个Acceptor线程，它负责将一个ServerSocketChannel注册到主Selector中，注册事件为OP_ACCEPT，当有OP_ACCEPT响应时，取出相应的socket，封装在NioSocketSession中，并给这个NioSocketSession对象分配一个NioProcessor；

SimpleIoProcessorPool

NioSocketAcceptor维护的一个NioProcessor的对象池，这个对象池缺省状态下维护了Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1个NioProcessor对象，每个运行时建立的NioSocketSession对象都会分配一个NioProcessor对象，这个NioProcessor对象与NioSocketSession对象是一对多的关系；

NioProcessor

每个NioProcessor对象内部维护了一个Selector对象及Processor线程，除此还有一些数据结构，用于数据处理，主要的有；

Queue<S> newSessions = new ConcurrentLinkedQueue<S>()
Queue<S> flushingSessions = new ConcurrentLinkedQueue<S>()

其中，newSessions就是当给NioSocketSession对象分配NioProcessor时，将此NioSocketSession对象添加到此newSessions queue中，同时将对应的channel以OP_READ注册到这个NioProcessor对象的Selector，给session分配NioProcessor的逻辑是；

private IoProcessor<S> getProcessor(S session) {
IoProcessor<S> processor = (IoProcessor<S>) session.getAttribute(PROCESSOR);
if (processor == null) {
if (disposed || disposing) {
throw new IllegalStateException("A disposed processor cannot be accessed.");
}
processor = pool[Math.abs((int) session.getId()) % pool.length];
if (processor == null) {
throw new IllegalStateException("A disposed processor cannot be accessed.");
}
session.setAttributeIfAbsent(PROCESSOR, processor);
}
return processor;
}

这个session id是生成session时产生的。



NioProcessor对象的Processor线程就是从这个newSessions queue里取出新加进来的session对象，以OP_READ注册到自己Selector中，然后针对自己的Selector进行select()操作，当有可读的socket事件响应时就取出socket数据，然后走Filter链直至业务逻辑。当有了response需要返回给客户端时，会将response对象封装并添加到session对象的一个写出缓冲里，然后session对象被添加到NioProcessor对象的flushingSessions中，Processor线程会从flushingSessions中取出session，然后从session的写出缓冲中取出response，写socket。需要注意的是，在处理写的时候还是比较细腻的，进入flushingSessions
queue有两种方式，

一个是经过业务逻辑处理，产生response，直接将session压入flushingSessions queue；
另一个是当执行上述写socket动作时，因为网络闪断或其他什么原因，写socket不能正常完成，这时，会将session对应的channel在Selector中注册OP_WRITE事件，当Processor线程发现这个session对应的channel有OP_WRITE事件时，会重新将这个session压入flushingSessions queue，然后就是走正常逻辑了，看下代码感受一下；

private boolean flushNow(S session, long currentTime) {
final WriteRequestQueue writeRequestQueue = session.getWriteRequestQueue();
WriteRequest req = null;
try {
......
do {
req = session.getCurrentWriteRequest();
if (req == null) {
// session的写出缓冲中取response
req = writeRequestQueue.poll(session);
if (req == null) {
break;
}
session.setCurrentWriteRequest(req);
}

int localWrittenBytes = 0;
Object message = req.getMessage();
if (message instanceof IoBuffer) {
//写socket
localWrittenBytes = writeBuffer(session, req, hasFragmentation, maxWrittenBytes - writtenBytes, currentTime);

if ((localWrittenBytes > 0) && ((IoBuffer) message).hasRemaining()) {
//写socket成功，但是buffer中还有需要写的数据
writtenBytes += localWrittenBytes;
setInterestedInWrite(session, true);
return false;
}
}

......
//写socket出错，重置channel事件
if (localWrittenBytes == 0) {
setInterestedInWrite(session, true);
return false;
}
......

} while (writtenBytes < maxWrittenBytes);
} catch (Exception e) {
......
}
return true;
}

protected void setInterestedInWrite(NioSession session, boolean isInterested) throws Exception {
SelectionKey key = session.getSelectionKey();
if (key == null) {
return;
}
int newInterestOps = key.interestOps();
//注册OP_WRITE事件
if (isInterested) {
newInterestOps |= SelectionKey.OP_WRITE;
} else {
newInterestOps &= ~SelectionKey.OP_WRITE;
}
key.interestOps(newInterestOps);
}

在各个Selector的维护及session的超时控制等方面，mina在实现的细节上还有很多特别的设计，不一一赘述了。和tomcat的nio框架比起来，感觉mina还是很细腻的，毕竟它是专门的nio框架。很多值得学习的地方。