MINA、Netty、Twisted一起学（七）：发布/订阅（Publish/Subscribe）

文章目录

1. MINA
2. Netty
3. Twisted
4. MINA、Netty、Twisted一起学系列
1. 4.1. 源码

消息传递有很多种方式，请求/响应（Request/Reply）是最常用的。在前面的博文的例子中，很多都是采用请求/响应的方式，当服务器接收到消息后，会立即write回写一条消息到客户端。HTTP协议也是基于请求/响应的方式。

但是请求/响应并不能满足所有的消息传递的需求，有些需求可能需要服务端主动推送消息到客户端，而不是被动的等待请求后再给出响应。

发布/订阅（Publish/Subscribe）是一种服务器主动发送消息到客户端的消息传递方式。订阅者Subscriber连接到服务器客户端后，相当于开始订阅发布者Publisher发布的消息，当发布者发布了一条消息后，所有订阅者都会接收到这条消息。

网络聊天室一般就是基于发布/订阅模式来实现。例如加入一个QQ群，就相当于订阅了这个群的所有消息，当有新的消息，服务器会主动将消息发送给所有的客户端。只不过聊天室里的所有人既是发布者又是订阅者。

下面分别用MINA、Netty、Twisted分别实现简单的发布/订阅模式的服务器程序，连接到服务器的所有客户端都是订阅者，当发布者发布一条消息后，服务器会将消息转发给所有客户端。

MINA

在MINA中，通过IoService的getManagedSessions()方法可以获取这个IoService当前管理的所有IoSession，即所有连接到服务器的客户端集合。当服务器接收到发布者发布的消息后，可以通过IoService的getManagedSessions()方法获取到所有客户端对应的IoSession并将消息发送到这些客户端。

public class TcpServer {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		IoAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor();

		acceptor.getFilterChain().addLast("codec",
				new ProtocolCodecFilter(new TextLineCodecFactory(Charset.forName("UTF-8"), "\r\n", "\r\n")));

		acceptor.setHandler(new TcpServerHandle());
		acceptor.bind(new InetSocketAddress(8080));
	}

}

class TcpServerHandle extends IoHandlerAdapter {

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

	@Override
	public void messageReceived(IoSession session, Object message)
			throws Exception {

		// 获取所有正在连接的IoSession
		Collection<IoSession> sessions = session.getService().getManagedSessions().values();

		// 将消息写到所有IoSession
		IoUtil.broadcast(message, sessions);
	}
}

Netty

Netty提供了ChannelGroup来用于保存Channel组，ChannelGroup是一个线程安全的Channel集合，它提供了一些列Channel批量操作。当一个TCP连接关闭后，对应的Channel会自动从ChannelGroup移除，所以不用手动去移除关闭的Channel。

Netty文档关于ChannelGroup的解释：

A thread-safe Set that contains open Channels and provides various bulk operations on them. Using ChannelGroup, you can categorize Channels into a meaningful group (e.g. on a per-service or per-state basis.) A closed Channel is automatically removed from the collection, so that you don’t need to worry about the life cycle of the added Channel. A Channel can belong to more than one ChannelGroup.

当有新的客户端连接到服务器，将对应的Channel加入到一个ChannelGroup中，当发布者发布消息时，服务器可以将消息通过ChannelGroup写入到所有客户端。

public class TcpServer {

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
		EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
		try {
			ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
			b.group(bossGroup, workerGroup)
					.channel(NioServerSocketChannel.class)
					.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
						@Override
						public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
							ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
							pipeline.addLast(new LineBasedFrameDecoder(80));
							pipeline.addLast(new StringDecoder(CharsetUtil.UTF_8));
							pipeline.addLast(new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));
							pipeline.addLast(new TcpServerHandler());
						}
					});
			ChannelFuture f = b.bind(8080).sync();
			f.channel().closeFuture().sync();
		} finally {
			workerGroup.shutdownGracefully();
			bossGroup.shutdownGracefully();
		}
	}
}

class TcpServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

	// ChannelGroup用于保存所有连接的客户端，注意要用static来保证只有一个ChannelGroup实例，否则每new一个TcpServerHandler都会创建一个ChannelGroup
	private static ChannelGroup channels = new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE);

	@Override
	public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) {
		channels.add(ctx.channel()); // 将新的连接加入到ChannelGroup，当连接断开ChannelGroup会自动移除对应的Channel
	}

	@Override
	public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
		channels.writeAndFlush(msg + "\r\n"); // 接收到消息后，将消息发送到ChannelGroup中的所有客户端
	}

	@Override
	public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
		// cause.printStackTrace();  暂时把异常打印注释掉，因为PublishClient发布一条消息后会立即断开连接，而服务器也会向PublishClient发送消息，所以会抛出异常
		ctx.close();
	}
}

Twisted

在Twisted中，全局的数据一般会放在Factory，而每个连接相关的数据会放在Protocol中。所以这里可以在Factory中加入一个属性，来存放Protocol集合，表示所有连接服务器的客户端。当有新的客户端连接到服务器时，将对应的Protocol实例放入集合，当连接断开，将对应的Protocol从集合中移除。当服务器接收到发布者发布的消息后，遍历所有客户端并发送消息。

# -*- coding:utf-8 –*-

from twisted.protocols.basic import LineOnlyReceiver
from twisted.internet.protocol import Factory
from twisted.internet import reactor

class TcpServerHandle(LineOnlyReceiver):

    def __init__(self, factory):
        self.factory = factory

    def connectionMade(self):
        self.factory.clients.add(self) # 新连接添加连接对应的Protocol实例到clients

    def connectionLost(self, reason):
        self.factory.clients.remove(self) # 连接断开移除连接对应的Protocol实例

    def lineReceived(self, line):
        # 遍历所有的连接，发送数据
        for c in self.factory.clients:
            c.sendLine(line)

class TcpServerFactory(Factory):
    def __init__(self):
        self.clients = set() # set集合用于保存所有连接到服务器的客户端

    def buildProtocol(self, addr):
        return TcpServerHandle(self)

reactor.listenTCP(8080, TcpServerFactory())
reactor.run()

下面分别是两个客户端程序，一个是用于发布消息的客户端，一个是订阅消息的客户端。

发布消息的客户端很简单，就是向服务器write一条消息即可：

public class PublishClient {

	public static void main(String[] args) throws IOException {

		Socket socket = null;
		OutputStream out = null;

		try {

			socket = new Socket("localhost", 8080);
			out = socket.getOutputStream();
			out.write("Hello\r\n".getBytes()); // 发布信息到服务器
			out.flush();

		} finally {
			// 关闭连接
			out.close();
			socket.close();
		}
	}
}

订阅消息的客户端连接到服务器后，会阻塞等待接收服务器发送的发布消息：

public class SubscribeClient {

	public static void main(String[] args) throws IOException {

		Socket socket = null;
		BufferedReader in = null;

		try {

			socket = new Socket("localhost", 8080);
			in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

			while (true) {
				String line = in.readLine(); // 阻塞等待服务器发布的消息
				if(line == null) {
					break;
				}
				System.out.println(line);
			}

		} finally {
			// 关闭连接
			in.close();
			socket.close();
		}
	}
}