如何在事件驱动的 Java 中避免繁忙的 while 循环答案

【问题标题】：How to avoid a busy while loop in event-driven Java如何在事件驱动的 Java 中避免繁忙的 while 循环
【发布时间】：2019-10-10 10:11:41
【问题描述】：

我目前正在以以下方式开发我的事件驱动 Java 软件（这是我的主要方法的本质）：

while(true) {
    Event event = eventListener.poll();
    if(event != null) {
        // do something
    } else {
        // do nothing as usual, but burn CPU time.
    }
}

根据我正在构建的内容，eventListener 可能是正在侦听外部 websocket、轮询 Redis 通道以获取更新或等待来自同一框上的另一个进程的消息（可能通过 UDP/TCP /shm)。

我的想法是，当eventListener 返回 null（大多数情况下）时，这种繁忙的循环方法会浪费大量 CPU 时间，因为它只是坐在那里旋转。但是，我不知道如何处理这种设计，除了在每次迭代时放置一个Thread.sleep 这不是一个很好的解决方案。

理想情况下我想要一个方法：

void run(Event event) {
    // do something
}

其中run 会在任何时间触发eventListener 时被调用。如果没有这样的事件可用，理想情况下该进程应该只是闲置。

现在，我知道有一些 websocket 库实际上可以做到这一点，我想知道的是如何为自己构建这样的东西，并将我的 CPU 从坐在那里无所事事的浪费中解放出来？

【问题讨论】：

最好的方法是实现一个事件传递系统，poll 不需要忙于等待。例如，如果poll 归结为select 调用一些底层文件句柄（套接字、命名管道等），那么您浪费的 CPU 时间非常少，因为内核知道在它处于休眠状态时让您的进程进入休眠状态。等待一个事件。
@JoachimSauer 您是否可以详细说明一下，也许可以举一个简短的例子？我不熟悉 poll 不需要忙等待的事件传递系统。我在帖子中举的例子是我的知识范围。
这不是您等待的级别。您需要（例如）将您的套接字通信包装在一个类中，并在套接字读取时进行非忙碌等待。当您在套接字上获得某些东西时，您会生成事件（在您的包装类中），您的应用程序的其他组件可以注册这些事件。
@ABC：归根结底，如果您的 poll 在某处归结为 InputStream.read()，那么这已经不是忙等待：您的进程在等待时不会占用大量 CPU 时间新数据到达。其他机制，例如 NIO/select 允许更多功能（例如同时从多个套接字读取并在任何个套接字返回数据时返回），但这并不是绝对必要的。

标签： java design-patterns polling java-11 event-driven

【解决方案1】：

您需要使用java non-blocking IO，并且可能是一些支持通过java NIO 进行高级通信的库（例如netty，它支持HTTP、websockets 和redis 等的NIO 样式通信）。

以下是 NIO 工作原理的简短说明。你正在寻找的东西是Selector。它允许等待通道上的数据（这是文件或网络连接等的抽象）可用。这种等待（Selector.select 方法）是阻塞的，当一些数据可供读取或要写入的输出缓冲区可以获得新数据时，操作系统会恢复该进程。

代码大致如下所示：

Selector selector = createSelector();
Channel channel = createChannelForSocket();

SelectionKey key = channel.register(selector);

while(true) {

  int readyChannels = selector.select(TIMEOUT);

  if(readyChannels == 0) continue;

  Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();

  for(SelectionKey key : selectedKeys) {

    if (key.isReadable()) {
        readDataFromChannel(key.channel())
    } else if (key.isWritable()) {
        writeDataToChannel(key.channel())
    }

  }
}

使用 netty，您有更多高级代码，您可以在其中定义一个 Handler，它有一个类似 void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) 的方法，它是一种读取事件侦听器，您可以实现它来侦听读取事件。

netty 有一个内置循环，看起来类似于上面的示例，但它适用于许多事件侦听器，并将这些事件传播到特定的侦听器。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果您对大规模使用事件驱动架构感兴趣。您可能想要使用强大的“事件总线”，例如 Apache Kafka 或 AWS SNS+SQS。为了更容易，您可以使用 kalium.alkal.io。这将无缝地处理 POJO 或 protobuf 对象的反序列化。

kalium.on(Event.class, event -> {

   //doSomething with the event
});

【讨论】：