魯兆碩

南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院

Java在高并發(fā)網(wǎng)絡(luò)編程中的應(yīng)用

魯兆碩

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簡(jiǎn)單介紹目前多種編程語言，詳細(xì)探討Java NIO原理與應(yīng)用，對(duì)Mina與Netty框架的原理與特性詳細(xì)進(jìn)行描述。

Java；網(wǎng)絡(luò)編程；NIO技術(shù)；Mina；Netty

當(dāng)前約有100余種常見編程語言，使用較多的有30多種，而Java在諸多編程語言中，很多時(shí)候排在首位。不同編程語言各有特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，每種編程語言在產(chǎn)生的背景環(huán)境中，都可發(fā)揮出最佳效果。如C語言在系統(tǒng)級(jí)編程及底層程序編寫中應(yīng)用廣泛；而C語言的延伸版C++則在較高程序的編寫中提高了編寫效率；PHP編程語言在Web應(yīng)用的快速開發(fā)中應(yīng)用效果顯著。本文研究的Java編程語言則在網(wǎng)絡(luò)編程中效果較好?，F(xiàn)階段，互聯(lián)網(wǎng)的訪問壓力較大，如微博、搜索引擎、社交網(wǎng)絡(luò)等，采用Java對(duì)高并發(fā)網(wǎng)絡(luò)程序進(jìn)行編寫，效率與速度均比較理想。

1、基于Java的高并發(fā)編程架構(gòu)的不同應(yīng)用

當(dāng)前，Java的不同版本功能也有所不同，如在1.4版本中，具有哦NIO相關(guān)的API，極大的提升了Java的網(wǎng)絡(luò)編程能力?，F(xiàn)階段不聯(lián)網(wǎng)中高并發(fā)應(yīng)用主要包含兩類：?jiǎn)螖?shù)據(jù)源與多數(shù)據(jù)源，Java在這兩種高并發(fā)模式下可選擇不同的處理模式。

單數(shù)據(jù)源情況下，添加到request等待隊(duì)列，只要隊(duì)列長(zhǎng)度不為零，則request按排列順序依次處理，等待隊(duì)列中的request通過連續(xù)池循環(huán)完成。在request取出后，在連接池內(nèi)選擇空閑鏈接，發(fā)送request請(qǐng)求，并做好數(shù)據(jù)接收的準(zhǔn)備，數(shù)據(jù)接收完成后，利用response將數(shù)據(jù)返回給用戶，鏈接重新進(jìn)入連接池。如果連接池沒沒有空閑鏈接，則對(duì)連接池的容量進(jìn)行檢查，看是否到達(dá)上限，如果沒有，則建立新鏈接，并將鏈接添加到連接池進(jìn)行使用；反之，等待并輪詢，在有空閑鏈接的時(shí)候再對(duì)request進(jìn)行處理。對(duì)每個(gè)request進(jìn)行處理時(shí)，注意超時(shí)鏈接，如果存在，則重置鏈接，防止等待隊(duì)伍出現(xiàn)阻塞情況。

多數(shù)據(jù)源情況下，需要對(duì)NIO技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，比單數(shù)據(jù)源要復(fù)雜。如果仍采用單數(shù)據(jù)源處理方法，假如從n個(gè)數(shù)據(jù)源內(nèi)，request需要獲得數(shù)據(jù)，采用串行處理方式，每個(gè)數(shù)據(jù)源花費(fèi)時(shí)間為t，那么處理一個(gè)request就需要花費(fèi)n×t的時(shí)間，花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)是一方面，對(duì)處理性能也會(huì)產(chǎn)生極大影響。而Java1.4版本中，增加了NIO技術(shù)，對(duì)多數(shù)據(jù)源的并發(fā)請(qǐng)求可高效處理，NIO中配置Socket，在一個(gè)request處理中，可并發(fā)向多數(shù)據(jù)源同時(shí)發(fā)出請(qǐng)求，不需要逐一等待返還數(shù)據(jù)，在一個(gè)線程內(nèi)即可完成。這種處理模式下，程序始終處于忙碌狀態(tài)，但不會(huì)由于某個(gè)數(shù)據(jù)源連接阻塞，導(dǎo)致整體性能受到影響。

2、Java網(wǎng)絡(luò)編程框架

2.1 Mina框架

基于Java NIO出現(xiàn)Mina網(wǎng)絡(luò)編程應(yīng)用框架，Mina框架的應(yīng)用，開發(fā)出的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序擴(kuò)展性好、高并發(fā)，且開發(fā)速度快捷、方便。現(xiàn)階段，Mina的版本也比較多，Mina2.3中提供了Client封裝與Server封裝，Mina框架不管是在服務(wù)器端還是客戶端應(yīng)用程序的開發(fā)中，都非常方便。Mina將網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序地層的數(shù)據(jù)傳輸與應(yīng)用程序分開，開發(fā)人員不需要花大量時(shí)間處理底層邏輯，只需要專心對(duì)應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行研究即可。Mina也是在NIO技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，屬于非阻塞通信的網(wǎng)絡(luò)編程框架，其不同之處子對(duì)對(duì)阻塞方式的請(qǐng)求也支持。Mina最主要的特點(diǎn)是業(yè)務(wù)應(yīng)用邏輯與底層網(wǎng)絡(luò)通信邏輯分離，程序耦合性降低，這是很多應(yīng)用框架所不具備的，并且是發(fā)展的一個(gè)方向。IoServer、IoHandler、IoSes?sion、IoFuture及IoFiter是Mina框架的核心，在整個(gè)框架中，這些因素具有重要作用。

2.2 Netty框架

Netty與Mina框架相同，都是基于NIO技術(shù)實(shí)現(xiàn)的Netty為異步網(wǎng)絡(luò)通訊框架，對(duì)服務(wù)器段與客戶端進(jìn)行封裝。Channel、Buffer及Event是Netty框架的三個(gè)基本組成部分，在這三部分基礎(chǔ)上建立Netty所有的上層特性。Netty框架的組建中，對(duì)多種協(xié)議的特點(diǎn)進(jìn)行了吸收，包含F(xiàn)TP、SMTP、HTTP等，通過設(shè)計(jì)，使Netty在網(wǎng)絡(luò)編程應(yīng)用中效果非常理想。

2.3 Mina框架與Netty框架對(duì)比

兩種編程框架都表現(xiàn)的非常優(yōu)秀，對(duì)兩種編程框架的學(xué)習(xí)，可使網(wǎng)絡(luò)編程效率明顯提高。Mina框架和Netty框架不僅僅是簡(jiǎn)單的對(duì)Java NIO進(jìn)行封裝，更重要的是為開發(fā)者提供了使用的平臺(tái)。兩種編程框架在實(shí)踐中都得到了驗(yàn)證，能夠有效節(jié)約開發(fā)實(shí)踐，程序的擴(kuò)展性與穩(wěn)定性均比較理想。

Mina框架與Netty框架學(xué)習(xí)也比較簡(jiǎn)單，但要將兩種編程框架強(qiáng)大的功能和豐富的特性完全發(fā)揮出來，是非常難的，一方面要對(duì)Java基礎(chǔ)牢固進(jìn)行掌握，并對(duì)Java NIO機(jī)制深入理解，另一方面還要對(duì)框架本身進(jìn)行深入研究，對(duì)源代碼認(rèn)真分析閱讀，才能對(duì)整個(gè)框架真正的理解和有效的利用。雖然Mina框架與Netty框架比較類似，但各自均有自身獨(dú)特的特點(diǎn)，Mina在數(shù)據(jù)傳輸與接收性能方面較強(qiáng)大，擁有Filter機(jī)制，封裝數(shù)據(jù)程度高，在以數(shù)據(jù)傳輸為主要業(yè)務(wù)的服務(wù)器中應(yīng)用效果較好，如FTP、文件共享等服務(wù)器中。而Netty框架在訪問性能上優(yōu)于Mina框架，在高并發(fā)互聯(lián)網(wǎng)中Net?ty更適合飲用，如新媒體、社交網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。因此，選擇何種編程框架，要與具體應(yīng)用結(jié)合進(jìn)行選擇。

3、結(jié)語

當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度非常快，各種新應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，對(duì)于編程人員而言，要求不斷推出新產(chǎn)品。在這種情況下，對(duì)于IT從業(yè)人員來說，選擇成熟的模塊與框架，可以提高應(yīng)用開發(fā)的速度。而Java的特性正好符合這一需求，其用于多種成熟的框架，而對(duì)于編程人員來說，需要對(duì)Java的性能廣泛了解，對(duì)其包含的不同框架，能夠合理進(jìn)行選擇。

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