使用 Apache MINA 2 开发网络应用
简介： Apache MINA 2 是一个开发高性能和高可伸缩性网络应用程序的网络应用框架。它提供了一个抽象的事件驱动的异步 API，可以使用 TCP/IP、UDP/IP、串口和虚拟机内部的管道等传输方式。Apache MINA 2 可以作为开发网络应用程序的一个良好基础。本文将介绍 Apache MINA 2 的基本概念和 API，包括 I/O 服务、I/O 会话、I/O 过滤器和 I/O 处理器。另外还将介绍如何使用状态机。本文包含简单的计算器服务和复杂的联机游戏两个示例应用。
Apache MINA 2 是一个开发高性能和高可伸缩性网络应用程序的网络应用框架。它提供了一个抽象的事件驱动的异步 API，可以使用 TCP/IP、UDP/IP、串口和虚拟机内部的管道等传输方式。Apache MINA 2 可以作为开发网络应用程序的一个良好基础。下面将首先简单介绍一下 Apache MINA 2。
Apache MINA 2 介绍
Apache MINA 是 Apache 基金会的一个开源项目，目前最新的版本是 2.0.0-RC1。本文中使用的版本是 2.0.0-M6。从 参考资料 中可以找到相关的下载信息。下面首先介绍基于 Apache MINA 的网络应用的一般架构。
基于 Apache MINA 的网络应用的架构
基于 Apache MINA 开发的网络应用，有着相似的架构。图 1 中给出了架构的示意图。

图 1. 基于 Apache MINA 的网络应用的架构

如 图 1 所示，基于 Apache MINA 的网络应用有三个层次，分别是 I/O 服务、I/O 过滤器和 I/O 处理器：
I/O 服务：I/O 服务用来执行实际的 I/O 操作。Apache MINA 已经提供了一系列支持不同协议的 I/O 服务，如 TCP/IP、UDP/IP、串口和虚拟机内部的管道等。开发人员也可以实现自己的 I/O 服务。
I/O 过滤器：I/O 服务能够传输的是字节流，而上层应用需要的是特定的对象与数据结构。I/O 过滤器用来完成这两者之间的转换。I/O 过滤器的另外一个重要作用是对输入输出的数据进行处理，满足横切的需求。多个 I/O 过滤器串联起来，形成 I/O 过滤器链。
I/O 处理器：I/O 处理器用来执行具体的业务逻辑。对接收到的消息执行特定的处理。
创建一个完整的基于 Apache MINA 的网络应用，需要分别构建这三个层次。Apache MINA 已经为 I/O 服务和 I/O 过滤器提供了不少的实现，因此这两个层次在大多数情况下可以使用已有的实现。I/O 处理器由于是与具体的业务相关的，一般来说都是需要自己来实现的。
事件驱动的 API
Apache MINA 提供的是事件驱动的 API。它把与网络相关的各种活动抽象成事件。网络应用只需要对其感兴趣的事件进行处理即可。事件驱动的 API 使得基于 Apache MINA 开发网络应用变得比较简单。应用不需要考虑与底层传输相关的具体细节，而只需要处理抽象的 I/O 事件。比如在实现一个服务端应用的时候，如果有新的连接进来，I/O 服务会产生 sessionOpened这样一个事件。如果该应用需要在有连接打开的时候，执行某些特定的操作，只需要在 I/O 处理器中此事件处理方法 sessionOpened中添加相应的代码即可。
在介绍 Apache MINA 中的基本概念的细节之前，首先通过一个简单的应用来熟悉上面提到的三个层次的具体职责。
从简单应用开始
在使用 Apache MINA 开发复杂的应用之前，首先将介绍一个简单的应用。通过此应用可以熟悉上面提到的三个层次，即 I/O 服务、I/O 过滤器和 I/O 处理器。该应用是一个简单的计算器服务，客户端发送要计算的表达式给服务器，服务器返回计算结果。比如客户端发送 2+2，服务器返回 4.0作为结果。
在实现此计算器的时候，首先需要考虑的是 I/O 服务。该计算器使用 TCP/IP 协议，需要在指定端口监听，接受客户端的连接。Apache MINA 提供了基于 Java NIO 的套接字实现，可以直接使用。其次要考虑的是 I/O 过滤器。I/O 过滤器过滤所有的 I/O 事件和请求，可以用来处理横切的需求，如记录日志、压缩等。最后就是 I/O 处理器。I/O 处理器用来处理业务逻辑。具体到该应用来说，就是在接收到消息之后，把该消息作为一个表达式来执行，并把结果发送回去。I/O 处理器需要实现 org.apache.mina.core.service.IoHandler接口或者继承自 org.apache.mina.core.service.IoHandlerAdapter。该应用的 I/O 处理器的实现如 清单 1 所示。

清单 1. 计算器服务的 I/O 处理器 CalculatorHandler

public class CalculatorHandler extends IoHandlerAdapter { 
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory 
        .getLogger(CalculatorHandler.class); 

    private ScriptEngine jsEngine = null; 

    public CalculatorHandler() { 
        ScriptEngineManager sfm = new ScriptEngineManager(); 
        jsEngine = sfm.getEngineByName("JavaScript"); 
        if (jsEngine == null) { 
            throw new RuntimeException("找不到 JavaScript 引擎。"); 
        } 
    } 

    public void exceptionCaught(IoSession session, Throwable cause) 
        throws Exception { 
        LOGGER.warn(cause.getMessage(), cause); 
    } 

    public void messageReceived(IoSession session, Object message) 
        throws Exception { 
        String expression = message.toString(); 
        if ("quit".equalsIgnoreCase(expression.trim())) { 
            session.close(true); 
            return; 
        } 
        try { 
            Object result = jsEngine.eval(expression); 
            session.write(result.toString()); 
        } catch (ScriptException e) { 
            LOGGER.warn(e.getMessage(), e); 
            session.write("Wrong expression, try again."); 
        } 
    } 
}

在 清单 1 中，messageReceived 由 IoHandler 接口声明。当接收到新的消息的时候，该方法就会被调用。此处的逻辑是如果传入了“quit”，则通过 session.close关闭当前连接；如果不是的话，就执行该表达式并把结果通过 session.write发送回去。此处执行表达式用的是 JDK 6 中提供的 JavaScript 脚本引擎。此处使用到了 I/O 会话相关的方法，会在下面进行说明。
接下来只需要把 I/O 处理器和 I/O 过滤器配置到 I/O 服务上就可以了。具体的实现如 清单 2 所示。

清单 2. 计算器服务主程序 CalculatorServer

public class CalculatorServer { 
    private static final int PORT = 10010; 

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory 
        .getLogger(CalculatorServer.class);