Java Non-Blocking and Asynchronous IO with NIO & NIO.2 （JSR203） - Reactor/Proactor Implementations

asynchronous design-patterns java nio asyncsocket

2022-09-01 15:50:57

所以在这里，我正在阅读我最喜欢的软件模式书籍之一（面向模式的软件架构 - 并发和网络对象的模式），特别是关于Proactor/Reactor异步IO模式的部分。我可以看到如何使用可选通道，我可以非常轻松地实现反应堆式异步IO机制（并且已经这样做了）。但是，我看不出如何实现具有非阻塞写入的正确Proactor机制。这是利用操作系统管理的非阻塞写入功能。

操作系统特定调用支持的功能，如 win32 下的 GetQueuedCompletionStatus。

我确实看到Java 7通过异步完成处理程序为NIO带来了一些更新（这似乎是朝着正确的方向）。话虽如此...鉴于缺乏对操作系统托管异步操作（特别是异步写入）的统一跨平台支持，我假设这是一个不利用本机操作系统支持的准实现。

所以我的问题是，在Java中，基于proactor的IO处理是否可能以这样一种方式用于特定场景是有利的;而且，如果 Java NIO 确实支持基于 proactor 的 IO 处理（在 Java 6 或 Java 7 中），是否正在利用操作系统托管的异步 IO 支持（即来自操作系统的完成回调）？此外，如果实现纯粹在 VM 中实现，则性能优势非常小，以至于使用主动事件处理只能提供一种不同的（可能更简单的）方法来构造并发网络处理软件。

对于任何对主动事件处理感兴趣的人，这里都是一篇很好的文章，概述了优点/缺点，并与传统的每个连接线程和反应式IO模型进行了比较。

答案 1

这其中涉及很多因素。我将尽可能地总结我的发现（意识到关于反应堆和proactor IO处理实现的有用性存在争议）。

在 Java 中，基于 proactor 的 IO 处理是否可行，以便用于特定方案。

Java 1.4 引入了非阻塞 IO，这与异步 IO 不同。Java SE 7 引入了带有 JSR203 的异步 IO，使“真正的”proactor 样式 IO 处理实现成为可能。

请参阅 AsyncrhonousSocketChannel， AsynchronousServerSocketChannel

而且，如果 Java NIO 确实支持基于 proactor 的 IO 处理（在 Java 6 或 Java 7 中），是否正在利用操作系统托管的异步 IO 支持（即来自操作系统的完成回调）？

通读 JSR 203 规范，肯定支持使用新异步通道的完成处理程序，据报道，本机操作系统功能正在被利用，但我还没有确定在多大程度上。在分析了Java 7源代码之后，我可能会跟进这一点（除非有人打败我）。

此外，如果实现纯粹在 VM 中实现，则性能优势非常小，以至于使用主动事件处理只能提供一种不同的（可能更简单的）方法来构造并发网络处理软件。

我无法找到有关Java 7中新的异步IO功能的任何性能比较。我相信它们将在不久的将来可用。

与往常一样，当提出多种解决问题的方法时，哪种方法更好的问题几乎总是用“取决于”来回答。主动事件处理（使用异步完成处理程序）包含在 Java 7 中，不能简单地存在而没有目的。对于某些应用程序，使用此类 IO 处理是有意义的。从历史上看，proactor具有良好适用性的一个常见示例是在HTTP服务器中，其中频繁发出许多短请求。为了更深入地解释，请阅读（提供只是为了突出proactor的优点，所以尽量忽略示例代码C++的事实）。

国际海事组织似乎很明显，在许多情况下，反应堆/生产者使用更传统的方法使非常简单的设计复杂化，而在其他更复杂的系统中，它们提供了高度的简化和灵活性。

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顺便说一句，我强烈建议您阅读以下关于NIO的演示文稿，该演示提供了NIO与“传统”方法之间的性能比较。虽然我也建议谨慎对待，因为基准测试中的NIO实现是基于Java 1.4之前的NBIO NIO库，而不是1.4中提供的NIO实现。

答案 2

我会检查你真的需要担心阻塞写入。

没有要读取的数据的读取块。这可能是大多数时候。但是，当缓冲区已满时，写入阻塞很少发生，并且通常会导致连接缓慢或使用者失败。

如果您想要非阻塞 IO，请为读取执行此操作，因此也为写入执行该操作。

注意：将阻塞 IO 与 NIO 一起使用通常更简单，并且可以执行非阻塞 NIO，除非您有 1000 个连接，否则您可能会发现添加的复杂性不值得。（可能不是最好的选择）