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用于继续流式传输的 java.nio 选择器和 SocketChannel

coder 2024-04-01 原文

我目前正在将 java.nio.channel.Selectors & SocketChannels 用于将打开一对多连接以继续流式传输到服务器的应用程序。我的应用程序有三个线程:StreamWriteWorker - 对 SocketChannel 执行写入操作,StreamReadWorker - 从缓冲区读取字节并解析内容,StreamTaskDispatcher - 执行 Selector 对 readyOps 的选择并为工作线程分派(dispatch)新的可运行对象。

问题 - 对选择器的选择方法的调用在第一次调用时仅返回一个 > 0 的值(有效的 readyOps);我能够一次性在所有就绪 channel 上执行写入和发送数据,但以下所有选择器选择方法的调用都返回 0。

问题:我是否需要在每次读/写后调用关闭 SocketChannel(我希望不需要!)?如果不是,是什么原因导致 SocketChannels 不可用于任何读/写操作?

很抱歉我不能发布代码,但我希望我已经足够清楚地解释了问题以便有人提供帮助。我已经搜索了答案,我看到您无法在关闭后重用 SocketChannel 连接,但我的 channel 不应该关闭,服务器永远不会收到 EOF 流结果。

我取得了一些进展,发现由于 json 解析错误,写操作没有在服务器应用程序上发生。因此,现在客户端应用程序代码上的 SocketChannel 在处理读取操作后准备好进行另一次写入操作。我猜这是 SocketChannels 的 TCP 特性。但是,SocketChannel 不能用于服务器应用程序端的另一个读取操作。这是 SocketChannels 的正常行为吗?读取操作后是否需要在客户端关闭连接并建立新连接?

这是我正在尝试做的代码示例:

package org.stream.socket;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.CharsetDecoder;
import java.nio.charset.CodingErrorAction;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

import org.apache.commons.lang3.RandomStringUtils;

import com.google.gson.Gson;
import com.google.gson.JsonElement;
import com.google.gson.JsonObject;
import com.google.gson.JsonParser;
import com.google.gson.JsonPrimitive;
import com.google.gson.stream.JsonToken;

public class ClientServerTest {

    private LinkedBlockingQueue<byte[]> dataQueue = new LinkedBlockingQueue<byte[]>();
    private ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
    private HashMap<String, Integer> uuidToSize = new HashMap<String, Integer>();

    private class StreamWriteTask implements Runnable {
        private ByteBuffer buffer;
        private SelectionKey key;
        private Selector selector;

        private StreamWriteTask(ByteBuffer buffer, SelectionKey key, Selector selector) {
            this.buffer = buffer;
            this.key = key;
            this.selector = selector;
        }

        @Override
        public void run() {
            SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
            byte[] data = (byte[]) key.attachment();
            buffer.clear();
            buffer.put(data);
            buffer.flip();
            int results = 0;
            while (buffer.hasRemaining()) {
                try {
                    results = sc.write(buffer);
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }

                if (results == 0) {
                    buffer.compact();
                    buffer.flip();
                    data = new byte[buffer.remaining()];
                    buffer.get(data);
                    key.interestOps(SelectionKey.OP_WRITE);
                    key.attach(data);
                    selector.wakeup();
                    return;
                }
            }

            key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
            key.attach(null);
            selector.wakeup();
        }

    }

    private class StreamReadTask implements Runnable {
        private ByteBuffer buffer;
        private SelectionKey key;
        private Selector selector;

        private StreamReadTask(ByteBuffer buffer, SelectionKey key, Selector selector) {
            this.buffer = buffer;
            this.key = key;
            this.selector = selector;
        }

        private boolean checkUUID(byte[] data) {
            return uuidToSize.containsKey(new String(data));
        }

        @Override
        public void run() {
            SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
            buffer.clear();
            byte[] data = (byte[]) key.attachment();
            if (data != null) {
                buffer.put(data);
            }
            int count = 0;
            int readAttempts = 0;
            try {
                while ((count = sc.read(buffer)) > 0) {
                    readAttempts++;
                }
            } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }

            if (count == 0) {
                buffer.flip();
                data = new byte[buffer.limit()];
                buffer.get(data);
                if (checkUUID(data)) {
                    key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
                    key.attach(data);
                } else {
                    System.out.println("Clinet Read - uuid ~~~~ " + new String(data));
                    key.interestOps(SelectionKey.OP_WRITE);
                    key.attach(null);
                }
            }

            if (count == -1) {
                try {
                    sc.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            selector.wakeup();
        }

    }

    private class ClientWorker implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            try {
                Selector selector = Selector.open();
                SocketChannel sc = SocketChannel.open();
                sc.configureBlocking(false);
                sc.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9001));
                sc.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);
                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(65535);

                while (selector.isOpen()) {
                    int count = selector.select(10);

                    if (count == 0) {
                        continue;
                    }

                    Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();

                    while (it.hasNext()) {
                        final SelectionKey key = it.next();
                        it.remove();
                        if (!key.isValid()) {
                            continue;
                        }

                        if (key.isConnectable()) {
                            sc = (SocketChannel) key.channel();
                            if (!sc.finishConnect()) {
                                continue;
                            }
                            sc.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE);
                        }

                        if (key.isReadable()) {
                            key.interestOps(0);
                            executor.execute(new StreamReadTask(buffer, key, selector));
                        }
                        if (key.isWritable()) {
                            key.interestOps(0);
                            if(key.attachment() == null){
                                key.attach(dataQueue.take());
                            }
                            executor.execute(new StreamWriteTask(buffer, key, selector));
                        }
                    }
                }
            } catch (IOException ex) {
                // Handle Exception
            }catch(InterruptedException ex){

            }

        }
    }

    private class ServerWorker implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            try {
                Selector selector = Selector.open();
                ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
                ServerSocket socket = ssc.socket();
                socket.bind(new InetSocketAddress(9001));
                ssc.configureBlocking(false);
                ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(65535);
                DataHandler handler = new DataHandler();

                while (selector.isOpen()) {
                    int count = selector.select(10);

                    if (count == 0) {
                        continue;
                    }

                    Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();

                    while (it.hasNext()) {
                        final SelectionKey key = it.next();
                        it.remove();
                        if (!key.isValid()) {
                            continue;
                        }

                        if (key.isAcceptable()) {
                            ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
                            SocketChannel sc = ssc.accept();
                            sc.configureBlocking(false);
                            sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                        }
                        if (key.isReadable()) {
                            handler.readSocket(buffer, key);
                        }
                        if (key.isWritable()) {
                            handler.writeToSocket(buffer, key);
                        }
                    }
                }

            } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }

    private class DataHandler {

        private JsonObject parseData(StringBuilder builder) {
            if (!builder.toString().endsWith("}")) {
                return null;
            }

            JsonParser parser = new JsonParser();
            JsonObject obj = (JsonObject) parser.parse(builder.toString());
            return obj;
        }

        private void readSocket(ByteBuffer buffer, SelectionKey key)
                throws IOException {
            SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
            buffer.clear();
            int count = Integer.MAX_VALUE;
            int readAttempts = 0;
            try {
                while ((count = sc.read(buffer)) > 0) {
                    readAttempts++;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            if (count == 0) {
                buffer.flip();
                StringBuilder builder = key.attachment() instanceof StringBuilder ? (StringBuilder) key
                        .attachment() : new StringBuilder();
                Charset charset = Charset.forName("UTF-8");
                CharsetDecoder decoder = charset.newDecoder();
                decoder.onMalformedInput(CodingErrorAction.IGNORE);
                System.out.println(buffer);
                CharBuffer charBuffer = decoder.decode(buffer);
                String content = charBuffer.toString();
                charBuffer = null;
                builder.append(content);    
                System.out.println(content);
                JsonObject obj = parseData(builder);
                if (obj == null) {
                    key.attach(builder);
                    key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
                } else {
                    System.out.println("data ~~~~~~~ " + builder.toString());
                    JsonPrimitive uuid = obj.get("uuid").getAsJsonPrimitive();
                    key.attach(uuid.toString().getBytes());
                    key.interestOps(SelectionKey.OP_WRITE);
                }
            }

            if (count == -1) {
                key.attach(null);
                sc.close();
            }
        }

        private void writeToSocket(ByteBuffer buffer, SelectionKey key)
                throws IOException {
            SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
            byte[] data = (byte[]) key.attachment();
            buffer.clear();
            buffer.put(data);
            buffer.flip();
            int writeAttempts = 0;
            while (buffer.hasRemaining()) {
                int results = sc.write(buffer);
                writeAttempts++;
                System.out.println("Write Attempt #" + writeAttempts);
                if (results == 0) {
                    buffer.compact();
                    buffer.flip();
                    data = new byte[buffer.remaining()];
                    buffer.get(data);
                    key.attach(data);
                    key.interestOps(SelectionKey.OP_WRITE);
                    break;
                }
            }

            key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
            key.attach(null);
        }
    }

    public ClientServerTest() {
        for (int index = 0; index < 1000; index++) {
            JsonObject obj = new JsonObject();
            String uuid = UUID.randomUUID().toString();
            uuidToSize.put(uuid, uuid.length());
            obj.addProperty("uuid", uuid);
            String data = RandomStringUtils.randomAlphanumeric(10000);
            obj.addProperty("event", data);
            dataQueue.add(obj.toString().getBytes());
        }

        Thread serverWorker = new Thread(new ServerWorker());
        serverWorker.start();

        Thread clientWorker = new Thread(new ClientWorker());
        clientWorker.start();

    }

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        ClientServerTest test = new ClientServerTest();
        for(;;){

        }
    }

}

最佳答案

  1. 处理 OP_CONNECT 的正确方法是尝试一次 finishConnect(),如果成功,注销 OP_CONNECT 并注册 OP_READOP_WRITE,可能是后者,因为您是客户。在非阻塞模式下循环和 hibernate 没有意义。如果 finishConnect() 返回 false,OP_CONNECT 将再次触发。

  2. 您对 !key.isAcceptable()!key.isReadable()!key.isWriteable() 的处理> 绝对没有任何意义。如果 key 是可接受的,则调用 accept()。如果可读,调用 read()。如果它是可写的,调用 write()。就这么简单。

  3. 您需要注意 channel 几乎总是可写的,除了套接字发送缓冲区已满的短暂时间。因此,只有在您有要写的东西时才注册 OP_WRITE,或者更好的是您已经尝试写入并获得零返回之后;然后当 OP_WRITE 触发时,重试写入并取消注册 OP_WRITE 除非你得到另一个零。

  4. 您使用 ByteBuffer 太省钱了。实际上,您每个 channel 都需要一个。您可以将其保存为 key 附件,以便在需要时取回。否则,您将无法累积肯定会发生的部分读取,也无法以任何方式重试写入。

关于用于继续流式传输的 java.nio 选择器和 SocketChannel,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/10716057/

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    我正在尝试使用boilerpipe来自JRuby。我看过guide从JRuby调用Java,并成功地将它与另一个Java包一起使用,但无法弄清楚为什么同样的东西不能用于boilerpipe。我正在尝试基本上从JRuby中执行与此Java等效的操作:URLurl=newURL("http://www.example.com/some-location/index.html");Stringtext=ArticleExtractor.INSTANCE.getText(url);在JRuby中试过这个:require'java'url=java.net.URL.new("http://www

  6. ruby - inverse_of 是否适用于 has_many? - 2

    当我使用has_one时,它​​工作得很好,但在has_many上却不行。在这里您可以看到object_id不同,因为它运行了另一个SQL来再次获取它。ruby-1.9.2-p290:001>e=Employee.create(name:'rafael',active:false)ruby-1.9.2-p290:002>b=Badge.create(number:1,employee:e)ruby-1.9.2-p290:003>a=Address.create(street:"123MarketSt",city:"SanDiego",employee:e)ruby-1.9.2-p290

  7. ruby - Rails 3 的 RGB 颜色选择器 - 2

    状态:我正在构建一个应用程序,其中需要一个可供用户选择颜色的字段,该字段将包含RGB颜色代码字符串。我已经测试了一个看起来很漂亮但效果不佳的。它是“挑剔的颜色”,并托管在此存储库中:https://github.com/Astorsoft/picky-color.在这里我打开一个关于它的一些问题的问题。问题:请建议我在Rails3应用程序中使用一些颜色选择器。 最佳答案 也许页面上的列表jQueryUIDevelopment:ColorPicker为您提供开箱即用的产品。原因是jQuery现在包含在Rails3应用程序中,因此使用基

  8. ruby - 继续,未定义 callcc 方法 - 2

    我想学习一些关于Continuation的知识,使用callcc方法从一些文章中键入几个示例,但我遇到了错误:NoMethodError:undefinedmethod`callcc'formain:Objectfrom(pry):2:in`'没有文章提到包含延续库。那么如何解决这个问题呢?谢谢编辑:ruby1.9.2p290(2011-07-09修订版32553)[x86_64-linux] 最佳答案 您需要要求“继续”。require'continuation' 关于ruby-继续,

  9. java - 我的模型类或其他类中应该有逻辑吗 - 2

    我只想对我一直在思考的这个问题有其他意见,例如我有classuser_controller和classuserclassUserattr_accessor:name,:usernameendclassUserController//dosomethingaboutanythingaboutusersend问题是我的User类中是否应该有逻辑user=User.newuser.do_something(user1)oritshouldbeuser_controller=UserController.newuser_controller.do_something(user1,user2)我

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    什么是ruby​​的rack或python的Java的wsgi?还有一个路由库。 最佳答案 来自Python标准PEP333:Bycontrast,althoughJavahasjustasmanywebapplicationframeworksavailable,Java's"servlet"APImakesitpossibleforapplicationswrittenwithanyJavawebapplicationframeworktoruninanywebserverthatsupportstheservletAPI.ht

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