基于nio和io的面向发布订阅系统的传输协议

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1、基于NIO和IO的面向发布/订阅系统的数据传输协议1.技术领域本发明是属于基于NIO和IO的面向发布/订阅系统的数据传输协议。2.背景技术发布/订阅（publish/subscribe，简称pub/sub）系统是一种分布式中间件系统，是随着复杂大规模的网络计算而出现的一种技术，用于为分布式系统中的各参与者提供一种松耦合的通信方式。在大规模、高度动态的分布式系统中，参与者在时间以及空间位置上通常都是动态变化的，比如在出差途中使用掌上电脑等移动设备，频繁的加入和退出网络，因此需要一种松耦合的方式参与消息交互和协同工作。而发布/订阅系统的

2、松耦合的特性，恰能解决这个问题。如图1所示，一个发布/订阅系统中一般由消息生产者（publisher）、消息消费者（subscriber）和事件通知服务组成。在发布/订阅系统中，消息通常被称为“事件”，消息生产者将“事件”发送给事件通知服务；消息消费者则向事件通知服务发出一个“订阅条件”，表示对系统的哪些事件感兴趣；而事件通知服务则保证将发布的事件及时、可靠地送给所有感兴趣的消息消费者。而发布者和消费者在进行消息交互时，都不需要知道对方的存在，使得它们在时间和空间被完全解耦，从而能够满足大规模、动态的分布式系统的需要。而在传统的发布

3、/订阅系统中，事件的生产者和消费者之间的传输多采用基于java的老式IO（输入/输出）方式。在这种方式中，服务端将在开始时建立一个监听socket（套接字），socket是主要用来进行客户端和服务器端通讯的工具，当简历一个监听socket后，就等待客户端请求，客户连接后，产生会话，会话完成后，关闭连接；而客户端通过socket对服务端发出连接请求，一旦连接成功，打开会话，会话完成，关闭socket。在这种传输系统中，系统的瓶颈通常在IO读写方面，在打开一个IO通道后，read()方法将一直等待在端口一边读取字节内容，如果没有内容进来

4、，read()也是一直等待，这会影响我们程序继续做其他事情，那么改进做法就是开设线程，让线程去等待，但是这样做也是相当耗费资源的，尤其是在大规模分布式系统中，如果我们要接受大量的客户端的连接，必须要开设大量的线程，而这将是对资源的严重浪费。8而基于java的NIO（newIO）的出现，则改变了这种现状，使网络传输的协议不再集中在IO读写上。NIO最大的特点有两个：一个是块状读写；另外一个是多路复用技术（multiplex）。第一个特点改变了老式IO中，每次读写只有一个字节（stream）或两个字节（reader）的方式，提高了读写的

5、速度；第二个特点改变了原来读写socket时候阻塞的同步状况，使socket的读写具有异步的功能。JavaNIO非阻塞技术实际是采取Reactor模式，或者说是Observer模式为我们监察IO端口，如果有内容进来，会自动通知我们，这样，我们就不必开启多个线程死等，从外界看，实现了流畅的IO读写，不堵塞了。NIO有一个主要的类Selector，这个类就好像一个观察者，只要我们把需要探知的socketchannel（套接字通道）告诉Selector,我们接着做别的事情，当有事件发生时，他会通知我们，传回一组SelectionKey，我

6、们读取这些Key,就会获得我们刚刚注册过的socketchannel,然后，我们从这个Channel中读取数据，放心，包准能够读到，接着我们可以处理这些数据。在我们使用NIO的时候，cpu时间多会消耗在Selector的select操作上（NIO的多路复用），而select操作主要调用的是poll函数，这个操作是一个轮询socket的同步操作，它的主要功能就是不断地去查询向该选择器注册的socket，看看有没有可做的操作，如有，则返回，没有，继续不断地轮询。也就说，分配的cpu的时间基本上被消耗在poll上了。之所以如此，是因为没有

7、东西可以写入或从socket中读取；那么，就应该给“提供读写数据的线程”更多的cpu时间，使得每一次的poll都有可作的操作，使时间耗费在读写socket之上，而不是poll之上。然而，从实际情况中看来，poll线程显然比“提供读写数据的线程(wr线程)”占用了更多的cpu时间，假设他们的优先级相同，也假设操作系统是公平的分配cpu时间，那么它们得到的cpu时间应该是一样的，此时，造成它们占用cpu时间不同的原因就很可能是这样：在相同的时间内，wr线程提供的数据量根本不够poll线程处理，poll线程处理在相同的时间内处理这些数据绰

8、绰有余，那么，poll线程更多的时间就耗费在轮询上了。到这里，我们假设的是这两个线程分配到了相同的时间，所以，即使poll线程大部分时间是在做poll轮询操作，那么所占用的时间最大值也是有限的，不会超过线程分配得到的时间。但是，如果此