深入理解Apache Mina（5）---- 配置Mina的 執行緒模式

在Mina的使用中，線程池的配置一個比較關鍵的環節，同時它也是Mina效能提高的一個有效方法，在Mina的2.0以上版本中已經不再需要對Mina線程池的配置了，本系列文章都是基於當前的穩定版本Mina 1.1.7版來進行講述的，Mina的2.0以上版本現在還都是M(millestone,即裡程碑)版的，在1.5版本上2.0M版為穩定版本，但是在1.5+以上則為非穩定版本，所以，為了更好的進行討論和學習，還是基於Mina 1.1.7版本進行討論，如果使用Mina 2.0進行開發要注意JDK的版本問題，當然如果有能力的話也可以自行修改和編譯Mina的2.0版本，這裡對此就不再多說，使用2.0版本的同學可以不用理會本文的內容。

 

 

 

  上面的內容都是基於Apache Mina提供的文檔講述，如有需要，請自行尋找相關資料，在此不再贅述。

下面開始對Mina的執行緒模式的配置、使用、及ExcutorFilter的基本原理進行簡單的講解。

配置Mina的三種背景工作執行緒

在Mina的NIO模式中有三種I/O背景工作執行緒（這三種執行緒模式只在NIO Socket中有效，在NIO資料包和虛擬管道中沒有，也不需要配置）：
Acceptor thread
該線程的作用是接收用戶端的串連，並將用戶端的串連匯入到I/O processor執行緒模式中。所謂的I/O processor執行緒模式就是Mina的I/O processor thread。Acceptor thread在調用了Acceptor.bind()方法後啟動。每個Acceptor只能建立一個Acceptor thread，該執行緒模式不能配置，它由Mina自身提供。
Connector thread
該執行緒模式是用戶端的連接線程模型，它的作用和Acceptor thread類似，它將用戶端與伺服器的串連匯入到I/O processor執行緒模式中。同樣地，該執行緒模式也是由Mina的用戶端自動建立，該執行緒模式也不能進行配置。
I/O processor thread
該執行緒模式的主要作用就行接收和發送資料，所有的IO操作在伺服器與用戶端的串連建立後，所有的資料的接收和發送都是有該執行緒模式來負責的，知道用戶端與伺服器的串連關閉，該執行緒模式才停止工作。該執行緒模式可以由程式員根據需要進行配置。該執行緒模式預設的線程的數量為cpu的核心數+1。若你的cpu為雙核的，則你的I/O processor 線程的最大數量為3，同理若你的若你的cpu為四核的，那麼你的I/O processor 線程的最大數量為5。

由上面的內容我們可以知道在Mina中可以配置的線程數量只有I/O processor，對於每個IoService再建立其執行個體的時候可以配置該IoService的I/O processor的線程數量。在SokcetConnector和SocketAccpetor中I/O Processor的數量是由CPU的核心數+1來決定的。

他們的配置方式如下：   Java代碼 <SPAN><SPAN style="FONT-SIZE: small">        /***            * 配置SocketAcceptor監聽器的I/O Processor的線程的數量,            * 此處的I/O Processor的線程數量由CPU的核心數決定，但Acceptor            * 的線程數量只有一個，也就是接收用戶端串連的線程數只有一個，            * Acceptor的線程數量不能配置。            * */           SocketAcceptor acceptor = new SocketAcceptor(Runtime.getRuntime()                    .availableProcessors() + 1, Executors.newCachedThreadPool());               /***            * 配置SocketConnector監聽器的I/O Processor的線程的數量,            * 此處的I/O Processor的線程數量由CPU的核心數決定，但SocketConnector            * 的線程數量只有一個，也就是接收用戶端串連的線程數只有一個，            * SocketConnector的線程數量不能配置。            * */           SocketConnector connector = new SocketConnector(Runtime.getRuntime()                    .availableProcessors() + 1, Executors.newCachedThreadPool());        </SPAN></SPAN>  

        /***         * 配置SocketAcceptor監聽器的I/O Processor的線程的數量,         * 此處的I/O Processor的線程數量由CPU的核心數決定，但Acceptor         * 的線程數量只有一個，也就是接收用戶端串連的線程數只有一個，         * Acceptor的線程數量不能配置。         * */        SocketAcceptor acceptor = new SocketAcceptor(Runtime.getRuntime()                .availableProcessors() + 1, Executors.newCachedThreadPool());        /***         * 配置SocketConnector監聽器的I/O Processor的線程的數量,         * 此處的I/O Processor的線程數量由CPU的核心數決定，但SocketConnector         * 的線程數量只有一個，也就是接收用戶端串連的線程數只有一個，         * SocketConnector的線程數量不能配置。         * */        SocketConnector connector = new SocketConnector(Runtime.getRuntime()                .availableProcessors() + 1, Executors.newCachedThreadPool());    

  在上面的配置比較難以理解的地方就是Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1，它的意思就是由JVM根據系統的情況(即CPU的核心數)來決定IO Processor的線程的數量。雖然這個線程的數量是在SocketAcceptor /SocketConnector 的構造器中進行的，但是對於SocketAcceptor /SocketConnector自身的線程沒有影響，SocketAcceptor /SocketConnector的線程數量仍然為1。為SocketAcceptor /SocketConnector本身就封裝了IO Processor，SocketAcceptor /SocketConnector只是由一個單獨的線程來負責接收外部串連/向外部請求建立串連，當串連建立後，SocketAcceptor /SocketConnector會把資料收發的任務轉交I/O Processor的線程。這個在本系列文章的《IoFilter和IoHandler的區別和聯絡》中的圖示中可以看。

圖中清晰的顯示了IO Processor就是位於IoService和IoFilter之間，IoService負責和外部建立串連，而IoFilter則負責處理接收到的資料，IoProcessor則負責資料的收發工作。

關於配置IO Processor的線程數量還有一種比較“笨”的辦法，那就一個一個試，你可以根據你的PC的硬體情況從1開始，每次加1，然後得出IO Processor的最佳的線程的數量。但是這種方式個人建議最好不要用了，上面的方法足矣。配置方法如下： Java代碼 <SPAN><SPAN style="FONT-SIZE: small">//從1--N開始嘗試，N的最大數量為CPU核心數+1    SocketAcceptor acceptor = new SocketAcceptor(N, Executors.newCachedThreadPool());         </SPAN></SPAN>  

//從1--N開始嘗試，N的最大數量為CPU核心數+1SocketAcceptor acceptor = new SocketAcceptor(N, Executors.newCachedThreadPool());     

 

為Mina的IoFilterChain添加線程池

在Mina的API中提供了一個ExecutorFilter，該線程池實現了IoFilter介面，它可以作為一個IoFilter添加到IoFilterChain中，它的作用就是將I/O Processor中的事件通過其自身封裝的一個線程池來轉寄到下一個過濾器中。在沒有添加該執行緒模式時，I/O Processor的事件是通過方法來觸發的，然後轉寄給IoHandler。在沒有添加該線程池的時候，所有的事件都是在單線程模式下啟動並執行，也就是說有的事件和處理(IO Processor，IoHandler，IoFilter)都是運行在同一個線程上，這個線程就是IO Processor的線程，但是這個線程的數量受到CPU核心數的影響，因此系統的效能也直接受CPU核心數的影響。

比較複雜的應用一般都會用到該線程池，你可以根據你的需求在IoFilterchain中你可以添加任意數量的線程池，這些線程池可以組合成一個事件驅動(SEDA)的處理模型。對於一般的應用來說不是線程的數量越多越好，線程的數量越多可能會加劇CPU切換線程所耗費的時間，反而會影響系統的效能，因此，線程的數量需要根據實際的需要由小到大，逐步添加，知道找到適合你系統的最佳線程的數量。ExcutorFilter的配置過程如下： Java代碼 <SPAN><SPAN style="FONT-SIZE: small">SocketAcceptor acceptor = ...;      DefaultIoFilterChainBuilder filterChainBuilder = acceptor.getDefaultConfig().getFilterChain();      filterChainBuilder.addLast("threadPool", new ExecutorFilter(Executors.newCachedThreadPool());         </SPAN></SPAN>  

SocketAcceptor acceptor = ...;  DefaultIoFilterChainBuilder filterChainBuilder = acceptor.getDefaultConfig().getFilterChain();  filterChainBuilder.addLast("threadPool", new ExecutorFilter(Executors.newCachedThreadPool());     

 在配置該線程池的時候需要注意的一個問題是，當你使用自定的ProtocolCodecFactory時候一定要將線程池配置在該過濾器之後，如下所示： Java代碼 <SPAN><SPAN style="FONT-SIZE: small">DefaultIoFilterChainBuilder filterChainBuilder = acceptor.getDefaultConfig().getFilterChain();      // 和CPU綁定的操作配置在過濾器的前面    filterChainBuilder.addLast("codec", new ProtocolCodecFactory(...));      // 添加線程池      filterChainBuilder.addLast("threadPool", new ExecutorFilter(Executors.newCachedThreadPool());        </SPAN></SPAN>  

DefaultIoFilterChainBuilder filterChainBuilder = acceptor.getDefaultConfig().getFilterChain();  // 和CPU綁定的操作配置在過濾器的前面filterChainBuilder.addLast("codec", new ProtocolCodecFactory(...));  // 添加線程池  filterChainBuilder.addLast("threadPool", new ExecutorFilter(Executors.newCachedThreadPool());    

 因為你自己實現的ProtocolCodecFactory直接讀取和轉換的是位元據，這些資料都是由和CPU綁定的I/O Processor來讀取和發送的，因此為了不影響系統的效能，也應該將資料的編解碼操作綁定到I/O Processor線程中，因為在Java中建立和線程切換都是比較耗資源的，因此建議將ProtocolCodecFactory配置在ExecutorFilter的前面。關於ProtocolCodecFactory詳細講述會在後續的文檔中給出，此處就不多說了。

最後給出一個伺服器執行緒模式完整配置的例子，該例子和KFCClient一起配置使用，詳細代碼在附件中，此處只給出代碼的主要部分：        Java代碼 <SPAN><SPAN style="FONT-SIZE: small">SocketAddress address = new InetSocketAddress("localhost", 4321);            /***            * 配置SocketAcceptor監聽器的I/O Processor的線程的數量, 此處的I/O            * Processor的線程數量由CPU的核心數決定，但Acceptor 的線程數量只有一個，也就是接收用戶端串連的線程數只有一個，            * Acceptor的線程數量不能配置。            * */           IoAcceptor acceptor = new SocketAcceptor(Runtime.getRuntime()                    .availableProcessors() + 1, Executors.newCachedThreadPool());               acceptor.getDefaultConfig().setThreadModel(ThreadModel.MANUAL);            // 配置資料的轉碼器            acceptor.getDefaultConfig().getFilterChain().addLast("codec",                    new ProtocolCodecFilter(new ObjectSerializationCodecFactory()));               // 此處為你自己實現的轉碼器            // config.getFilterChain().addLast("codec", new            // ProtocolCodecFactory(...));               // 為IoFilterChain添加線程池            acceptor.getDefaultConfig().getFilterChain().addLast("threadPool",                    new ExecutorFilter(Executors.newCachedThreadPool()));            acceptor.getDefaultConfig().getFilterChain().addLast("logger",                    new LoggingFilter());            // 綁定伺服器連接埠            acceptor.bind(address, new KFCFoodPriceHandler());            System.out.println("  伺服器開始在 8000 連接埠監聽 .......");            // ==========================================//            // 此處為用戶端的I/O Processor線程數的配置，你可以模仿 //            // IoAcceptor配置來實現 //            // ==========================================//            /***            * 配置SocketConnector監聽器的I/O Processor的線程的數量, 此處的I/O            * Processor的線程數量由CPU的核心數決定，但SocketConnector            * 的線程數量只有一個，也就是接收用戶端串連的線程數只有一個， SocketConnector的線程數量不能配置。            * */           // SocketConnector connector = new SocketConnector(Runtime.getRuntime()            // .availableProcessors() + 1, Executors.newCachedThreadPool());        }   </SPAN></SPAN><SPAN><SPAN style="FONT-SIZE: small"> </SPAN></SPAN>