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Mina、Netty、Twisted一起学(九):异步IO和回调函数

用过JavaScript或者jQuery的同学都知道,JavaScript特别是jQuery中存在大量的回调函数,例如Ajax、jQuery的动画等。

$.get(url, function() {    doSomething1(); // (3)}); // (1)doSomething2();  // (2)

上面的代码是jQuery的Ajax,由于Ajax是异步的,所以在请求URL的过程中并不会阻塞程序,也就是程序运行到(1)并不用等待Ajax请求的结果,就继续往下执行(2)。而$.get的第二个参数是一个回调函数,当Ajax请求完成后,才会调用这个回调函数执行(3)。

这个例子只是用来理解一下异步的概念,没玩过JS看不懂的同学也没关系。

在传统的IO(BIO/阻塞IO)中,所有IO操作都会阻塞当前线程,直到操作完成,所有步骤都是一步一步进行。例如:

OutputStream output = socket.getOutputstream();out.write(data); // IO操作完成后返回out.flush();System.out.println("消息发送完成");

但是在异步网络编程中,由于IO操作是异步的,也就是一个IO操作不会阻塞去等待操作结果,程序就会继续向下执行。

在MINA、Netty、Twisted中,很多网络IO操作都是异步的,比如向网络的另一端write写数据、客户端连接服务器的connect操作等。

例如Netty的write方法(以及writeAndFlush方法),执行完write语句后并不表示数据已经发送出去,而仅仅是开始发送这个数据,程序并不阻塞等待发送完成,而是继续往下执行。所以如果有某些操作想在write完成后再执行,例如write完成后关闭连接,下面这些写法就有问题了,它可能会在数据write出去之前先关闭连接:

Channel ch = ...;ch.writeAndFlush(message);ch.close();

那么问题就来了,挖掘机...既然上面的写法不正确,那么如何在IO操作完成后再做一些其他操作?

当异步IO操作完成后,无论成功或者失败,都会再通知程序。至于如何处理发送完成的通知,在MINA、Netty、Twisted中,都会有类似回调函数的实现方式。

Netty:

在Netty中,write及writeAndFlush方法有个返回值,类型是ChannelFuture。ChannelFuture的addListener方法可以添加ChannelFutureListener监听器。ChannelFutureListener接口的抽象方法operationComplete会在write完成(无论成功或失败)时被调用,我们只需要实现这个方法即可处理一些write完成后的操作,例如write完成后关闭连接。

@Overridepublic void channelRead(final ChannelHandlerContext ctx, Object msg)        throws UnsupportedEncodingException {        // 读操作省略...        // 发送数据到客户端    ChannelFuture future = ctx.writeAndFlush("message"); // 返回值类型为ChannelFuture    future.addListener(new ChannelFutureListener() {                // write操作完成后调用的回调函数        @Override        public void operationComplete(ChannelFuture future) throws Exception {            if(future.isSuccess()) { // 是否成功                System.out.println("write操作成功");            } else {                System.out.println("write操作失败");            }            ctx.close(); // 如果需要在write后关闭连接,close应该写在operationComplete中。注意close方法的返回值也是ChannelFuture            }    });        }

上面代码中,close操作是在operationComplete中进行,这样可以保证不会在write完成之前close连接。注意close关闭连接同样是异步的,其返回值也是ChannelFuture。

MINA:

MINA和Netty类似,session.write返回值是WriteFuture类型。WriteFuture也可以通过addListener方法添加IoFutureListener监听器。IoFutureListener接口的抽象方法operationComplete会在write完成(无论成功或失败)时被调用。如果需要在write完成后进行一些操作,只需实现operationComplete方法。

@Overridepublic void messageReceived(IoSession session, Object message)        throws Exception {    // 读操作省略...    // 发送数据到客户端    WriteFuture future = session.write("message");    future.addListener(new IoFutureListener<WriteFuture>() {        // write操作完成后调用的回调函数        @Override        public void operationComplete(WriteFuture future) {            if(future.isWritten()) {                System.out.println("write操作成功");            } else {                System.out.println("write操作失败");            }        }    });}

MINA和Netty不同在于关闭连接的close方法。其中无参数的close()方法已经弃用,而是使用带一个boolean类型参数的close(boolean immediately)方法。immediately为true则直接关闭连接,为false则是等待所有的异步write完成后再关闭连接。

所以下面这种写法是正确的:

session.write("message");session.close(false); // 虽然write是异步的,但是immediately参数为false会等待write完成后再关闭连接

Twisted:

在Twisted中,twisted.internet.defer.Deferred类似于MINA、Netty中的Future,可以用于添加在异步IO完成后的回调函数。但是Twisted并没有在write方法中返回Deffered,虽然write方法也是异步的。下面就用Twisted实现一个简单的TCP客户端来学习Deffered的用法。

# -*- coding:utf-8 –*- from twisted.internet import reactorfrom twisted.internet.protocol import Protocolfrom twisted.internet.endpoints import TCP4ClientEndpoint, connectProtocolclass ClientProtocol(Protocol):    def sendMessage(self):        self.transport.write("Message") # write也是异步的        self.transport.loseConnection() # loseConnection会等待write完成后再关闭连接# 连接服务器成功的回调函数def connectSuccess(p):    print "connectSuccess"    p.sendMessage()# 连接服务器失败的回调函数def connectFail(failure):    print "connectFail"point = TCP4ClientEndpoint(reactor, "localhost", 8080)d = connectProtocol(point, ClientProtocol()) # 异步连接到服务器,返回Defferedd.addCallback(connectSuccess) # 设置连接成功后的回调函数d.addErrback(connectFail) # 设置连接失败后的回调函数reactor.run()

在Twisted中,关闭连接的loseConnection方法会等待异步的write完成后再关闭,类似于MINA中的session.close(false)。Twisted中想要直接关闭连接可以使用abortConnection,类似MINA中的session.close(true)。

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