【JAVA新生】拿协程开始写个异步io应用

摘要：接下来，就看怎么用协程来实现异步了。直接拿的原始写代码会死人的。引入协程就是为了把上下连续的业务逻辑放在一个协程里，把与业务关系不大的的处理部分放到框架的里。第三部分是放弃掉执行权。这样一个只能接收打印一行的异步应用就写好了。

前面已经准备好了greenlet对应的Java版本了，一个删减后的kilim（http://segmentfault.com/blog/taowen/1190000000697487）。接下来，就看怎么用协程来实现异步io了。首先，拿一段最最简单的tcp socket accept的代码：

Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9090));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
System.out.println("listening...");
selector.select();
scheduler.accept(serverSocketChannel);
System.out.println("hello");

这里使用的是java 6的NIO1的selector模型。直接拿NIO的原始api写代码会死人的。引入协程就是为了把上下连续的业务逻辑放在一个协程里，把与业务关系不大的selector的处理部分放到框架的ioloop里。也就是把一段交织的代码，分成两个关注点不同的组成部分。
改造之后的代码在这里： https://github.com/taowen/daili/tree/1e319f929678213a8d8f63ee5e8b8cf016637317
这是改造之后的效果：

Scheduler scheduler = new Scheduler();
DailiTask task = new DailiTask(scheduler) {
    @Override
    public void execute() throws Pausable, Exception {
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9090));
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        System.out.println("listening...");
        scheduler.accept(serverSocketChannel);
        System.out.println("hello");
    }
};
scheduler.callSoon(task);
scheduler.loop();

其中最关键的一行是 scheduler.accept(serverSocketChannel); 这个调用是阻塞的。但是只阻塞调用它的Task协程。如果有多个Task并行的话，别的Task可以在这个时候被运行。那么scheduler.accept是如何做到把NIO的selector api转换成这样的形式的呢？

public SocketChannel accept(ServerSocketChannel serverSocketChannel) throws IOException, Pausable {
    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
    if (null != socketChannel) {
        return socketChannel;
    }
    SelectionKey selectionKey = serverSocketChannel.keyFor(selector);
    if (null == selectionKey) {
        selectionKey = serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT, new WaitingSelectorIO());
    } else {
        selectionKey.interestOps(selectionKey.interestOps() | SelectionKey.OP_ACCEPT);
    }
    WaitingSelectorIO waitingSelectorIO = (WaitingSelectorIO) selectionKey.attachment();
    waitingSelectorIO.acceptBlockedAt = System.currentTimeMillis();
    waitingSelectorIO.acceptTask = (Task) Task.getCurrentTask();
    selectionKey.attach(waitingSelectorIO);
    Task.pause(waitingSelectorIO);
    return serverSocketChannel.accept();
}

这个函数分成四部分：第一部分是尝试去accept，如果有戏就不用NIO了。第二部分是注册selection key，说明我希望知道什么时候可以accept了，并把task作为附件加上去。第三部分是Task.pause放弃掉执行权。第四部分是task被回调了，说明等待的accept已经ok了，可以去调用了。
但是Task.pause了之后，是谁在把这个暂停的task重新拉起来执行的呢？这个就是scheduler的loop干的活了

public void loop() throws IOException {
    while (true) {
        executeReadyTasks();
        selector.select();
        Set selectionKeys = selector.selectedKeys();
        for (SelectionKey selectionKey : selectionKeys) {
            WaitingSelectorIO waitingSelectorIO = (WaitingSelectorIO) selectionKey.attachment();
            if (selectionKey.isAcceptable()) {
                Task taskToCall = waitingSelectorIO.acceptTask;
                waitingSelectorIO.acceptBlockedAt = 0;
                waitingSelectorIO.acceptTask = null;
                callSoon(taskToCall);
            }
        }
    }
}

在循环中调用selector.select获得网络事件的通知。如果selection key就绪了，就把附件里的task取出来回调。具体的回调发生在executeReadyTasks内部，其实就是调用一下resume而已。

private void executeReadyTasks() {
    Task task;
    while((task = readyTasks.poll()) != null) {
        executeTask(task);
    }
}

private void executeTask(Task task) {
    try {
        task.resume();
    } catch (Exception e) {
        LOGGER.error("failed to execute task: " + task, e);
    }
}

这样一个只能接收telnet 127.0.0.1 9090打印一行hello的异步io应用就写好了。