Java框架如何实现非阻塞式编程？

Java 框架通过以下方式实现非阻塞式编程：Servlet 容器使用 NIO 技术处理请求，将请求放入队列中由工作线程池处理。异步 Servlet 允许 servlet 以非阻塞方式处理请求，委托给异步线程池。Vert.x 使用事件总线系统，允许组件以非阻塞方式通信处理请求。

Java 框架如何实现非阻塞式编程

非阻塞式编程是一种编程范式，允许应用程序响应事件（例如网络请求或文件 I/O 操作）而无需等待它们完成。通过将请求放入队列并由其他线程处理，Java 框架可以实现非阻塞式编程。这使得应用程序可以同时处理多个请求，从而提高了并发性。

如何使用 Java 框架实现非阻塞式编程

Servlet 容器

Servlet 容器，例如 Apache Tomcat 和 Jetty，使用 NIO（非阻塞式 I/O） 技术来处理传入请求。NIO 使 Servlet 容器能够监视多个套接字，并将传入请求放入队列中，以便由工作线程池处理。

// Servlet（使用 Servlet 3.1+ API）
@WebServlet(urlPatterns = "/hello")
public class HelloServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) {
        // 处理请求
        // ...
    }
}

Java EE 异步 Servlet

Java EE 异步 Servlet 是 Servlet 3.1+ 的一个特性，它允许 servlet 以非阻塞方式处理请求。通过调用 AsyncContext#start() 方法，servlet 可以将请求委派给一个异步线程池。异步线程池将处理请求，而 servlet 线程可以继续接受其他请求。

// 异步 Servlet（使用 Servlet 3.1+ API）
@WebServlet(urlPatterns = "/hello")
public class HelloAsyncServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) {
        AsyncContext asyncContext = req.startAsync();
        // 异步处理请求，并在完成时调用 onComplete() 方法
        asyncContext.addListener(new AsyncListener() {
            @Override
            public void onComplete(AsyncEvent event) {
                // 完成后处理
            }
        });
        // 启动异步线程，处理请求
        asyncContext.start(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // 处理请求
                // ...
                asyncContext.complete(); // 完成后通知 servlet 线程
            }
        });
    }
}

Vert.x

Vert.x 是一个流行的异步编程框架。它使用事件总线来处理传入请求。事件总线是一个基于消息的系统，它允许组件（如 HTTP 服务器、数据库或文件系统）以非阻塞方式进行通信。

// Vert.x HTTP 请求处理
import io.vertx.core.Vertx;
import io.vertx.core.http.HttpServer;

public class VertxHttpServer {
    public static void main(String[] args) {
        Vertx vertx = Vertx.vertx();

        HttpServer server = vertx.createHttpServer();
        server.requestHandler(req -> {
            // 处理请求
            // ...
        });

        server.listen(8080);
    }
}

实战案例

使用 Servlet 容器来构建一个简单的 Web 服务器

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;

@WebServlet(urlPatterns = "/hello")
public class HelloServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        resp.getWriter().write("Hello World!");
    }
}

使用 Vert.x 来构建一个简单的聊天服务器

import io.vertx.core.Vertx;
import io.vertx.core.VertxOptions;
import io.vertx.core.http.HttpServer;
import io.vertx.core.http.HttpServerOptions;
import io.vertx.core.http.WebsocketServerOptions;

public class VertxChatServer {
    public static void main(String[] args) {
        // 启用 TCP_NODELAY 选项以提高网络性能
        VertxOptions options = new VertxOptions().setTcpSendBufferSize(16384).setReceiveBufferSize(16384).setTcpNodelay(true);
        Vertx vertx = Vertx.vertx(options);

        // 配置 Websocket 服务器选项
        WebsocketServerOptions websocketOptions = new WebsocketServerOptions().setIdleTimeout(0);

        // 配置 HTTP 服务器选项
        HttpServerOptions serverOptions = new HttpServerOptions().setUsePooledBuffers(true).setCompressionSupported(true).setCompressedMimeType("text/html;charset=utf-8");

        // 创建 HTTP 服务器
        vertx.createHttpServer(serverOptions).websocketHandler(websocket -> {
            // 处理 websocket 消息
        }).listen(8080);
    }
}