Apache MINA(Multipurpose Infrastructure for Network Applications) 是 Apache 組織一個較新的項目，它為開發高性能和高可用性的網絡應用程序提供了非常便利的框架。

這個框架的優點：

– 異步
– 無阻塞
– 事件驅動
– 支持TCP, UDP, APR, 串口…
– 通過 過濾器（Filters）實現擴展性
– 同時提供協議框架

總體框架

之前的一個項目用到了MINA，最近想再系統的整理一下，主要參考MINA 2.0 User Guide

基於MINA框架的應用程序架構應該是這樣的：

底層是基於JAVA的NIO 1.0實現的；

其核心部分架構是這樣的：

內部可以分為3 個層次：

I/O Service - 執行實際的I / O，可以選擇現成的Services如 (*Acceptor)，也可以自己寫。

I/O Filter Chain - 這是一個由多個過濾器組成的過濾器鏈，在這個環節將字節數據轉換到特定的數據結構中（Filters/Transforms bytes into desired Data Structures and vice-versa）
I/O Handler - 實際的業務邏輯部分

Server端應用

對socket通信來說，使用比較廣泛的是基於Server端的應用，尤其是並發規模達到一定程度後，頗具挑戰性。那麽我們來看一下，基於MINA框架的Server端應用：

1、IOAcceptor 監聽指定的端口，處理新的網絡連接；一旦一個新的連接到達後，IOAcceptor 就產生一個session，後續所有從這個IP和端口發送過來的請求就將通過這個Session被處理。

2、Session創建後，後續所有的數據包都被人到過濾器鏈中，通過過濾器將原始的字節碼轉變成高層的對象，這個環節PacketEncoder/Decoder就十分有用。

3、最後數據包或對象被傳送給Handler做業務邏輯處理；

Main.java:

public class Main {
    private static final int PORT = 9123;
    /**
     * @param args the command line arguments
     */
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        IoAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor();
        acceptor.getFilterChain().addLast( "logger", new LoggingFilter() );
        acceptor.getFilterChain().addLast( "codec", new ProtocolCodecFilter( new TextLineCodecFactory( Charset.forName( "UTF-8" ))));

        acceptor.setHandler(  new TimeServerHandler() );

        acceptor.getSessionConfig().setReadBufferSize( 2048 );
        acceptor.getSessionConfig().setIdleTime( IdleStatus.BOTH_IDLE, 10 );
        acceptor.bind(new InetSocketAddress(PORT));

    }

}

1、創建IoAcceptor；

2、加入日誌記錄和解碼的過濾器，其中日誌過濾器用SL4J庫記錄信息，而編碼過濾器則解碼所有收到的信息。使用 new TextLineCodecFactory() 發送的信息迕行編碼，返是MINA自帶的，功能有限，只能處理文本戒者String類型。

3、設置ServerHandler，這裏是一個自定義的Handler：TimeServerHandler；

4、設置Session的對應的I/O processor 讀緩存區大小2048；通常這個參數不需要設置；

5、設置空閑時間，這裏的BOTH_IDLE指EADER_IDLE 和 WRITER_IDLE. 都為10秒；

6、綁定監聽端口9123；

TimeServerHandler.java:

/*
 * To change this template, choose Tools | Templates
 * and open the template in the editor.
 */

package minatest1;

/**
 *
 * @author THINKPAD
 */

import java.util.Date;

import org.apache.mina.core.session.IdleStatus;
import org.apache.mina.core.service.IoHandlerAdapter;
import org.apache.mina.core.session.IoSession;

public class TimeServerHandler extends IoHandlerAdapter
{
    @Override
    public void exceptionCaught( IoSession session, Throwable cause ) throws Exception
    {
        cause.printStackTrace();
    }

    @Override
    public void messageReceived( IoSession session, Object message ) throws Exception
    {
        String str = message.toString();
        if( str.trim().equalsIgnoreCase("quit") ) {
            session.close();
            return;
        }

        Date date = new Date();
        session.write( date.toString() );
        System.out.println("Message written...");
    }

    @Override
    public void sessionIdle( IoSession session, IdleStatus status ) throws Exception
    {
        System.out.println( "IDLE " + session.getIdleCount( status ));
    }
}

這裏主要有一下幾個主要的方法：

messageReceived(…)，對接收到的消息（已經解碼）迕行下一步處理，這裏對收到的字符串進行判斷，如果是”quit”則斷開連接；否則輸出當前時間的字符串格式；

exceptionCaught(…)，自定義異常處理， 要不然異常會被“吃掉”；

sessionIdle，當Session處於IDLE狀態的時候，輸出空閑狀態次數；

測試，輸入：telnet 127.0.0.1 9123，隨便輸入一串字符串，顯示當前的時間：

IoService

IoService是一個接口，有兩種實現：IoAcceptor和IoConnector；其中IoAcceptor是針對Server端的實現，IoConnector是針對Client端的實現；IoService的職責包括：

1、監聽器管理

2、IoHandler

3、IoSession管理

4、FilterChain管理

5、Statistics管理

IoAcceptor

主要用於創建新的連接。MINA提供了多種實現，所以幾乎不需要我們自己再去實現：

NioSocketAcceptor：無阻塞的Socket 傳輸Acceptor，針對TCP

NioDatagramAcceptor : 無阻塞的Socket 傳輸Acceptor，針對UDP

AprSocketAcceptor : 阻塞的Socket 傳輸Acceptor,基於 APR

VmPipeSocketAcceptor : the in-VM Acceptor

IoConnector

針對Client端的Socket連接，有多種實現：

NioSocketConnector : 無阻塞的Socket 傳輸Connector，針對TCP
NioDatagramConnector : 無阻塞的Socket 傳輸Connector，針對UDP
AprSocketConnector : 阻塞的Socket 傳輸Connector,基於 APR

ProxyConnector : 一個支持代理服務的 Connector ，通過截取連接的請求，並將終端指向代理設置的地址。

SerialConnector : 針對串口傳輸的Connector

VmPipeConnector : the in-VM * Connector*

Session

任何時候只要有新的連接到來，都會生成一個Session對象，並且一致保存在內存中，只到連接斷開；

Session有一系列狀態，如下：

Connected : session被創建，並有效
Idle : session至少在一個空閑周期（見配置）內沒有處理過任何請求
Idle for read : 在一個空閑周期內沒有做實際的讀操作

Idle for write : 在一個空閑周期內沒有做實際的寫操作

Idle for both : 在一個空閑周期內沒有做實際的讀和寫操作
Closing :session正在被關閉

Closed : session已經被關閉

IoBuffer

IoBuffer是MINA內部使用的一個byte buffer，MINA並沒有直接使用NIO 的ByteBuffer。不過IoBuffer 是對 ByteBuffer 的一個封裝。IoBuffer 中的很多方法都是對 ByteBuffer 的直接繼承。只是對 ByteBuffer 添加了一些擴展了更加實用的方法。

基本用法

由於IoBuffer是對Nio的ByteBuffer 的封裝，所以基本概念還是相同的，下面簡單介紹一下：

1、capacity：該屬性描述這個緩沖區最多能緩沖多少個元素，也是Buffer最大存儲元素數，這個值是在創建Buffer的時候指定的，且不能修改。

2、Limit：在從Buffer中向Channel中寫數據時，limit變量指示了還剩多少數據可以讀取，在從Channel中讀取數據到Buffer中時，limit變量指示了還剩多少空間可供存放數據。position正常情況下小於或者等於limit。

3、Position：Buffer實際上也就是個array。當你從Channel中讀數據時，你把從Channel中讀出來的數據放進底層array，position變量用來跟蹤截止目前為止已經寫了多少數據。更精確的講，它指示如果下次寫Buffer時數據應該進入array的哪個位置。因此如果已經從Channel中讀出了3個字節，Buffer的position會被置為3，指向array中第四個位置。

4、Mark：一個可以記憶的Position位置的值，在調用reset()方法時會將緩沖區的Position重置為該索引，並非總是需要定義Mark，但是在定義Mark時，不能將其定義為負數，並且不能讓它大於Position，如果定義了Mark，則在該Position或Limit調整為小於該Mark值時，該Mark將被丟棄。

下面通過一個例子來說明：

i、初始狀態下：

此時position為0，limit和capacity都被設為9；

ii、從Channel中讀入4個字節數據到Buffer，這時position指向4（第5個）：

iii、在做寫操作之前，我們必須調用一次flip()方法，這個方法做了兩件重要的事情：
1. 將limit設置到當前的position處。
2. 設置position為0。

iiii、執行寫操作後;

iv、執行clear後，position設為0，limit設為capition，mark則丟棄；

因為IoBuffer是一個抽象類，不能直接實例化，所有使用的時候需要調用allocate方法來進行內存分配；

allocate有兩種定義：

   1: // Allocates a new buffer with a specific size, defining its type (direct or heap)

   2: public static IoBuffer allocate(int capacity, boolean direct)

   3:  

   4: // Allocates a new buffer with a specific size

   5: public static IoBuffer allocate(int capacity)

這裏：

capacity：buffer的大小；

direct：如果為true，則得到direct buffer，如果為false，則得到heap buffer

direct buffer和heap buffer的區別分析：

Direct Buffer不是分配在堆上的，它不被GC直接管理（但Direct Buffer的JAVA對象是歸GC管理的，只要GC回收了它的JAVA對象，操作系統才會釋放Direct Buffer所申請的空間），它似乎給人感覺是“內核緩沖區（buffer in kernel）”。Heap Buffer則是分配在堆上的，或者我們可以簡單理解為Heap Buffer就是byte[]數組的一種封裝形式。當我們把一個Heap Buffer寫入Channel的時候，實際上底層實現會先構建一個臨時的Direct Buffer，然後把Heap Buffer的內容復制到這個臨時的Direct Buffer上，再把這個Direct Buffer寫出去。因此把一個Direct Buffer寫入一個Channel的速度要比把一個Heap Buffer寫入一個Channel的速度要快。但是Direct Buffer創建和銷毀的代價很高，所以要用在盡可能重用的地方。

public static IoBuffer allocate(int capacity)的用法：

   1: // 設置Allocates分配的默認類型，這裏設為heap buffer.

   2:  IoBuffer.setUseDirectBuffer(false);

   3:  // 返回一個新的heap buffer.

   4:  IoBuffer buf = IoBuffer.allocate(1024);

IoBuffer允許生成一個自動擴展的buffer（這也是沒有選擇使用NIO的ByteBuffer的原因之一）；通過設置AutoExpand屬性即可：

   1: IoBuffer buffer = IoBuffer.allocate(8);

   2: buffer.setAutoExpand(true);

   3:  

   4: buffer.putString("12345678", encoder);

   5:        

   6: // Add more to this buffer

   7: buffer.put((byte)10);

Mina框架研究