Mina框架IoService通用抽象服务详解

IoService是对通信双方所进行的I/O操作的抽象，那么无论是在服务器端还是在客户端，都要进行I/O的读写操作，它们有一些共性，可以抽象出来。这里，我们主要详细说明IoAccectpr和IoConnector以及所基于的IoService抽象服务，都提供哪些操作和数据结构，都是如何构建的。首先，提供一个IoService服务接口相关的继承层次关系的类图，如图所示：

最终使用的Acceptor和Connector是上面继承层次中最下层的实现类。

IoService抽象

实际上，支持I/O操作服务的内容，集中在两个类中：IoService和AbstractIoService，看一下类图：

根据上图中IoService接口定义，我们给出接口中定义的方法，如下所示：

我们可以看到，IoService主要定义了两类服务，一类是提供I/O操作相关服务，另一类是会话 （IoSession）相关服务，这两类服务，无论是在服务端还是在客户端，都会提供，以此来保证双方通信。那么，具体地这两类服务中都包括哪些内容，我们总结如下：

• 管理IoService元数据，描述IoService本身，这些元数据都封装在TransportMetadata中，例如I/O 服务类型（如NIO，APR或RXTX），连接类型（如无连接接），地址类型等。
• 管理IoServiceListener，它是用来监听与一个IoService服务相关的事件的，比如服务的激活、会话的建立等 等，当然，这些监听服务不是提供给外部进行开发使用的，而是Mina内部使用的。
• 管理IoHandler，从Mina框架的架构我们知道，IoHandler的具体实现是与业务逻辑处理相关的，也是最靠近应用层的。
• 管理IoSession，即管理与一个IoService服务交互的会话对象，可以有一组会话同时使用该IoService服务。
• 管理IoFilter链，IoFilter链基于事件拦截模式，它位于IoHandler与IoService两层之间，Mina为 了方便使用IoFilter链，直接内置了一个IoFilterChainBuilder（具体实现为 DefaultIoFilterChainBuilder）。
• 管理一些相关的统计信息，如读写字节数、读写消息数、读写时间等。

上面类图中，AbstractIoService实现了IoService接口中定义的操作，同时增加了一些属性字段，可以通过这些字段看出，Mina框架IoService抽象服务层设计了哪些数据结构，用来辅助有关I/O操作的服务。我们通过如下几个方面来详述：

• IoServiceListener列表

管理服务于IoService的IoServiceListener，主要是通过IoServiceListenerSupport类，这 个类中定义了如下结构：

当我们创建一个IoService实例时，可能是服务器端的IoAccectpr，也可能是客户端的IoConnector，可以分别通过调用如下两个方法来增加或者移除一个IoServiceListener：

一个IoServiceListener定义如下操作：

通过接口中定义的方法名，可以了解到，一个IoService监听器都负责监听哪些事件。

• 构建IoFilter链

就像上面IoServiceListener与IoServiceListenerSupport的关系一样，IoFilter是通过另一 个工具类IoFilterChainBuilder来聚合起来，形成一个IoFilter链。通过实现IoFilterChainBuilder 接口的DefaultIoFilterChainBuilder可以对一组IoFilter进行创建。包含的数据结构如下所示：

其中Entry包装了一个IoFilter以及为其定义的名称。从IoFilterChainBuilder的名称来看，它只是关注一个 IoFilterChain如何创建，而不关心一组注册的IoFilter调用顺序，也不关心被指定事件被触发时调用哪个操作，这些逻辑是由 IoFilterChain来定义，并通过实现这个接口的DefaultIoFilterChain类实现的。当我们调用DefaultIoFilterChainBuilder 实例的有关操作IoFilter的方法，如下所示（在DefaultIoFilterChainBuilder中实现）：

实际上最终在调用构建的方法buildFilterChain的时候，将已经组织到DefaultIoFilterChainBuilder 实例中的多个IoFilter实例添加到已经构造的IoFilterChain中（如默认的DefaultIoFilterChain），一 个IoFilterChain实例可以在IoService实例运行时被使用，下面是buildFilterChain方法的逻辑：

也就是说，IoFilterChainBuilder是供使用Mina框架的开发网络应用程序的人员组织IoFilter链的，它只是一个运行前构建工具；而IoFilterChain是Mina框架运行服务所需要的，即是一个运行时辅助管理IoFilter链调用的工具。

• IoSession内存数据结构

每当有一个新的会话被创建，及使用了IoService提供的服务，就对应创建了一个IoSession实例，而且，与IoSession 相关的一些实时数据需要在内存中保存，以便IoService实例能够随时访问并对该会话实例提供需要的I/O读写服务。Mina定义了 IoSessionDataStructureFactory，来保存会话相关数据，这个结构提供了如下两个方法：

可以看出，上面方法中的IoSessionAttributeMap和WriteRequestQueue都是与一个IoSession相 关的数据对象，我们可以看一下，这几个类之间的关系，如图所示：

与一个IoSession有关的数据，都在上面的结构中保存着。其中主要包含两类：一类是用户在启动会话时定义的属性集合，另一类是会话期 间可能需要进行读写操作。每个IoSession实例调用write方法的时候，都会对应这一个WriteRequest对象，封装了写请求数据。而提供I/O服务的IoService实例在运行时会把对应的WriteRequest对象放入/移出IoSessionDataStructureFactory 结构所持有的队列。

• Executor：处理I/O事件的执行

每个IoService都对应这一个Executor，用来处理被触发的I/O事件。

IoAcceptor与IoConnector抽象

IoAcceptor和IoConnector已经区分I/O操作相关的不同服务了，作为通信的服务器端和客户端，必然存在一些差异服务来维持各自在通信过程中的角色，比如，IoAcceptor需要监听指定服务端口，等待客户端的连接到服务器端，而IoConnector与服务器端进行通信，首先应该连接到服务器端Socket暴露的服务地址。下面，我们分别根据通信双方的这两种不同角色，来深入讨论一些细节。

• IoAcceptor抽象

从IoAcceptor接口定义，可以很好地看出它具有的一些基本操作，如下所示：

可以看到上面定义的方法中，主要是与IP地址相关的操作，主要包括绑定和解绑定，这些操作的实现是在该接口的抽象实现类AbstractIoAcceptor中给予实现的，在AbstractIoAcceptor中并没有涉及到有关SocketChannel的I/O操作，有关如何基于轮询的策略去检查SocketChannel是否有相应的事件被触发，这些I/O相关的操作被封装到AbstractPollingIoAcceptor类中。以基于TCP的NIO通信为例，具体接收客户端到来的连接请求，这些逻辑是在AbstractPollingIoAcceptor的实现类NioSocketAcceptor中实现的，这里创建了用来管理与客户端通信的NioSocketSession对象（它是IoSession的NIO实现）。

• IoConnector抽象

IoConnector的接口定义，如下所示：

IoConnector定义的操作基本是与连接到服务端的。同样，AbstractIoConnector实现了Connector接口定义的基本操作。以基于TCP的NIO通信为例，客户端和服务端有部分操作非常类似，如轮询SocketChannel检查是否有事件触发，读写请求等，所以，客户端在AbstractIoConnector的抽象实现类AbstractPollingIoConnector中处理于此相关的逻辑。与NioSocketAcceptor对应，客户端有一个NioSocketConnector实现类。

通过上面IoAcceptor和IoConnector的说明，我们还不知道具体I/O操作是由谁来处理的。实际上，无论是服务端还是客户端，在处理轮询通道的抽象服务中，封装了一个IoProcessor抽象，它才是实际处理I/O操作的抽象部分。为了将通信的宏观抽象过程与通信过程中的处理细节分开，将IoProcessor独立出来，与宏观通信过程的逻辑解耦合。以基于TCP的NIO通信为例，在AbstractPollingIoAcceptor和AbstractPollingIoConnector中都有一个IoProcessor实例（这里是实现类NioProcessor的实例），通过调用它提供的处理操作来完成实际的I/O操作。