Java數(shù)據(jù)流——企業(yè)級數(shù)據(jù)流分析(組圖)

2019-11-18 12:24:00

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供稿：網(wǎng)友

　　輸入輸出流的概念在java 1.0中首次被引入。與多媒體流不同，Java數(shù)據(jù)流以一種標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行工作，將數(shù)據(jù)寫入目的地和從源讀取數(shù)據(jù)。如：文件，套接字，甚至鍵盤和屏幕(System.in和System.out)都是作為可以用輸入輸出流進(jìn)行通訊的源和目的的普通的例子。實際上，一些對象，如套接字，可以同時既是目的也是源。
　　
　　Java消息服務(wù)是企業(yè)級應(yīng)用在一個分布式的環(huán)境中相互通訊的標(biāo)準(zhǔn)方式。雖然這是一個眾所周知并大量驗證的方法，但是它是復(fù)雜的和有時顯得很粗笨的消息驅(qū)動框架，它缺少了一些簡單的流框架就可以提供的能力。MantaRay，一個開源的數(shù)據(jù)消息項目(JMS提供者)，基于點對點，無服務(wù)端的架構(gòu)，它通過融合了JMS和數(shù)據(jù)流兩者的優(yōu)點來解決上述的問題。
　　
　　這篇文章將會討論隱藏在流概念中的能力和由MantaRay開源項目開發(fā)的企業(yè)級數(shù)據(jù)流，一種新型的流，它的目的地和源是JMS的topic和queue。
　　
　　輸入輸出流的能力
　　
　　概括
　　
　　流的最重要的能力特性在于，無論目的和源是什么，通訊API始終保持一致。寫入一個套接字和寫入一個文件是一樣的。一個FileOutputStream對象可以專門為文件的操作提供額外的功能，但基礎(chǔ)的讀寫仍然是一樣的。結(jié)果是假如你不使用額外的功能，那么你就可以簡單的替換掉源/目的而不需要改變你的代碼。
　　
　　圖1顯示了流是如何使用的
　　　 Java數(shù)據(jù)流——企業(yè)級數(shù)據(jù)流分析(組圖)（圖一）

Java數(shù)據(jù)流——企業(yè)級數(shù)據(jù)流分析(組圖)（圖一）

　　圖1.使用流
　　
　　針對每種目的的流API是相同的和很原始的。舉例，InputStream類的read()方法的返回值是一個在0-255之間的int。出于這個原因，Java提供了一組寫入這些流更多復(fù)雜數(shù)據(jù)的工具。這些工具包括像writer和reader這樣的幫助類，也有包裝原始流的包裝流。這些工具將在下一節(jié)討論。
　　
　　流交換和改變
　　
　　另一個強(qiáng)大的特性是在一個流之上包裝另一個流。假如你想寫數(shù)據(jù)到一個文件但希望數(shù)據(jù)是被壓縮的，你只需簡單地創(chuàng)建一個FileOutputStream對象并將它包裝在一個ZipOutputStream對象內(nèi)。然后你寫數(shù)據(jù)到ZipOutputSream，它會壓縮數(shù)據(jù)并將它傳遞給FileOutputStream，它會將其寫入到一個物理文件中。類似的，你可以使用FileInputStream和ZipInputStream對象從一個.zip文件中讀出內(nèi)容。
　　
　　實際上，你可以將多個流鏈接起來。比如，你可將一個SocketOutputStream包裝在一個CipherOutputStream對象內(nèi)用來加密數(shù)據(jù)，再包裝在一個ZipInputStream對象內(nèi)用來壓縮數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)從一個流傳遞到另一個流時，每一個對象都在數(shù)據(jù)上進(jìn)行自己的操作。
　　
　　圖2顯示了包裝流的一個例子
　　　 Java數(shù)據(jù)流——企業(yè)級數(shù)據(jù)流分析(組圖)（圖二）

Java數(shù)據(jù)流——企業(yè)級數(shù)據(jù)流分析(組圖)（圖二）

　　圖2.包裝流
　　
　　MantaRay的企業(yè)級流
　　
　　為什么需要企業(yè)級流?
　　
　　與大多數(shù)流工作于物理的IO組件不同，MantaRay企業(yè)級流工作于JMS的隊列（queue）和主題(topic)之上。JMS是通過隊列和主題傳遞消息的一個面向消息的標(biāo)準(zhǔn)，通常用在企業(yè)級應(yīng)用環(huán)境中。
　　
　　舉例來說，讓我們看看兩個想通過隊列來進(jìn)行通訊的應(yīng)用。一個應(yīng)用向隊列中發(fā)送一條消息，另一個應(yīng)用則接收這條消息。下面的代碼演示了這一過程，使用JMS 1.02實現(xiàn)。
　　
　　// 發(fā)送代碼：javax.jms.QueueConnectionFactory conFactory = new
　　...
　　// look up in JNDI or create an instance
　　// 在JNDI中查找或創(chuàng)建一個實例javax.jms.QueueConnection con
　　= conFactory.createQueueConnection();
　　// 創(chuàng)建一個非事務(wù)的自動確認(rèn)的sessionjavax.jms.QueueSession sendSession
　　= con.createQueueSession(false
　　,Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);javax.jms.Queue sendQueue
　　= sendSession.createQueue (sQueue);javax.jms.QueueSender sender
　　= sendSession.createSender(sendQueue);javax.jms.TextMessage msg
　　= sendSession.createTextMessage();msg.setText( "some text" );sender.send( msg,
　　javax.jms.DeliveryMode.NON_PERSISTENT,
　　javax.jms.Message.DEFAULT_PRIORITY,MESSAGE_TTL);
　　// 接收代碼：javax.jms.QueueConnectionFactory conFactory = new ...
　　// 在JNDI中查找或創(chuàng)建一個實例javax.jms.QueueConnection con
　　= conFactory.createQueueConnection();
　　// 創(chuàng)建一個非事務(wù)的自動確認(rèn)的sessionjavax.jms.QueueSession receiveSession
　　= con.createQueueSession(false
　　,Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);javax.jms.Queue receiveQueue
　　= receiveSession.createQueue (rQueue);javax.jms.QueueReceiver qReceiver
　　= receiveSession.createReceiver(receiveQueue);javax.jms.TextMessageMessage
　　=(TextMessageMessage)　qReceiver.receive();
　　
　　正如你所看到的，不僅代碼有點復(fù)雜，而且它也是面向消息而非面向流的。當(dāng)一個用戶向企業(yè)級流中寫入數(shù)據(jù)時，流會將數(shù)據(jù)剪切成包并將他們包裝到一個JMS消息中。然后將消息發(fā)送到預(yù)設(shè)的隊列或主題中，那里消息將被作為輸入流處理，解包數(shù)據(jù)，并為目的端用戶作好讀取的預(yù)備。
　　
　　圖3 顯示了數(shù)據(jù)是如何在MantaRay企業(yè)級流中被處理的。
　　　 Java數(shù)據(jù)流——企業(yè)級數(shù)據(jù)流分析(組圖)（圖三）

Java數(shù)據(jù)流——企業(yè)級數(shù)據(jù)流分析(組圖)（圖三）

　　圖3.MantaRay企業(yè)級流中數(shù)據(jù)處理的過程
　　
　　因為企業(yè)級流擴(kuò)展了InputStream和OutputStream對象，就象一個套接字或文件的Input/OutputStream做的那樣，你可以將它們像流一樣使用，從而釋放出流所特有的能力。
　　
　　·因為提供了所有流可以共享的接口，所以它們使用起來非常簡單。
　　·你可將它們與其它流包裝在一起從而獲得如壓縮和加密那樣的擴(kuò)展功能。
　　·你不用擔(dān)心將數(shù)據(jù)拆分包，緩存的分配或其它的低層次的針對數(shù)據(jù)傳遞的問題
　　
　　使用企業(yè)級流
　　
　　JMS隊列都是點對點的通訊。當(dāng)在一個隊列上使用企業(yè)級流時，在同一個隊列上應(yīng)該只有一個輸出流和一個輸入流。雖然大多數(shù)的JMS提供者，包括MantaRay，在同一個隊列上啟用了多個生產(chǎn)者和消費者，但這并沒有在JMS標(biāo)準(zhǔn)中定義，因此當(dāng)在一個隊列上使用企業(yè)級流時，這就是一種誤用。原因在于，特定隊列上的一條消息只能傳遞給一個消費者;因此，假如有多個消費者，將會‘偷’走其它人的消息。
　　
　　JMS主題定義了多對多的通訊。當(dāng)企業(yè)級流使用一個主題用作源或目的時，同一個主題只能有一個發(fā)布者，同時可以有多個訂閱者。原因在于，同一個主題上的多個發(fā)布者只會攪亂數(shù)據(jù)，并向訂閱者發(fā)送無意義的輸出。
　　
　　但是，實事上基于主題的可以有多個訂閱者，可以使用類似廣播的一對多的通訊。輸出流的用戶不需要為每一個對端治理一個輸出流。而是，用戶只需簡單地將數(shù)據(jù)發(fā)送到輸出流中，那么所有的主題訂閱者將會收到消息。
　　
　　企業(yè)級流使用connect方法來綁定到一個主題或隊列上。只有當(dāng)流聯(lián)接以后，你才能從中寫入或讀取。基于隊列的流，輸出流產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存放在隊列中，直到有輸入流來‘消費’它。因為有存儲數(shù)據(jù)的能力，聯(lián)接的順序是不重要的。輸出流可以聯(lián)接后送入數(shù)據(jù)，輸入流則可以在任何時候聯(lián)接，并取走從頭開始的所有數(shù)據(jù)。使用主題作為輸入流時有些不同，主題只能收到當(dāng)它聯(lián)接以后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。雖然這在某些情況下并不是個問題（比如，一個持續(xù)的CPU使用報告），但在某些情況下卻很重要（比如，文件傳輸）。
　　
　　MantaRay企業(yè)級流示例
　　
　　提供—閱讀式圖表
　　
　　考慮一個圖型數(shù)據(jù)提供者組件，它產(chǎn)生持續(xù)的數(shù)據(jù)—可以是內(nèi)存使用率，股票價格，工廠輸出或是地球上某一時刻火星人的數(shù)目。這種數(shù)據(jù)需要顯示在一個叫做圖表閱讀器的幾個不同的位置。
　　
　　因為數(shù)據(jù)是持續(xù)的并且通訊是一對多的類型，這個任務(wù)可以被MantaRay企業(yè)級流輕松的解決。
　　
　　圖4顯示了圖表閱讀器組件
　　　 Java數(shù)據(jù)流——企業(yè)級數(shù)據(jù)流分析(組圖)（圖四）

Java數(shù)據(jù)流——企業(yè)級數(shù)據(jù)流分析(組圖)（圖四）

　　圖4.圖表閱讀器組件
　　
　　下面是圖表數(shù)據(jù)提供者組件一個簡短的示例：
　　
　　import org.mr.api.blocks.MantaOutputStream;
　　.../*** 創(chuàng)建隨機(jī)的數(shù)據(jù)并將它發(fā)送給圖表閱讀器
　　*/public class GraphFeeder {
　　public static void main(String[] args)
　　throws Exception {
　　// 創(chuàng)建一個具有4字節(jié)容量的小包的輸出流，這個容量可以告訴流要將
　　// 信息切成小包
　　MantaOutputStream out =
　　new MantaOutputStream(4);
　　// 將企業(yè)級輸出流聯(lián)接到一個叫g(shù)raph的主題上
　　out.connect("graph",
　　MantaOutputStream.TOPIC);
　　// 將數(shù)據(jù)包裝在DataOutputStream中，這樣我們可以輕松地寫入整數(shù)
　　DataOutputStream dos =
　　new DataOutputStream(out);
　　int currentStatus = 0;
　　for(int rounds =0 ;rounds < 30000
　　;rounds++　){
　　// 在圖表中產(chǎn)生隨機(jī)的波動
　　int rand =(int)
　　(System.currentTimeMillis()%777);
　　if(rand%2 ==0){
　　currentStatus++;
　　}else{
　　currentStatus--;
　　}
　　// 將數(shù)據(jù)寫入流中
　　dos.writeInt(currentStatus);
　　// 在產(chǎn)生更多的隨機(jī)數(shù)時睡眠一會兒
　　Thread.sleep(rand/3);
　　}
　　}}
　　
　　下面是一個圖表閱讀器組件的簡短代碼示例：
　　
　　import org.mr.api.blocks.MantaInputStream;
　　.../*** 以圖表的方式顯示從輸入流中獲取的數(shù)據(jù)
　　*/public class GraphViewer {// 運行程序
　　public static void main(String[] args)
　　throws IOException {
　　// 初始化程序
　　GraphViewer view = new GraphViewer();
　　view.init();
　　}
　　// 程序邏輯
　　public void init() throws IOException{
　　// 初始化圖表
　　InitGraph();
　　// 創(chuàng)建一個企業(yè)級輸入流
　　MantaInputStream in =
　　new MantaInputStream();
　　// 將企業(yè)級輸出流聯(lián)接到一個叫g(shù)raph的主題上
　　in.connect("graph",
　　MantaOutputStream.TOPIC);
　　// 將輸入流包裝到DataOutputStream中，這樣我們可以輕松地讀出整數(shù)
　　DataInputStream dis =
　　new DataInputStream(in);
　　int input =0;
　　boolean go = true;
　　while(go){
　　try{
　　//讀數(shù)據(jù)
　　input=dis.readInt();
　　}catch(IOException e){
　　e.printStackTrace();
　　go =false;
　　}
　　// 更新圖表
　　updateGraph(input);
　　}
　　}}
　　
　　示例顯示了將一個流包裝到另一個流中去的這種能力。正如你在示例中所看到的，一個DataInputStream和一個DataOutputStream被用來以向流中寫入整數(shù)。這個圖表閱讀器示例的完整代碼可以在MantaRay的最新版本的sample目錄下找到。這篇文章簡化了代碼的例子是為了讓它適合這篇文章的長度。
　　
　　JMS提供了增強(qiáng)的特性，比如選擇器，它們對于有些任務(wù)來說是有用的，但并沒用被企業(yè)級流支持。另外，面向消息提任務(wù)可以使用JMS API來使其變得更簡單。上述例子顯示了一個像這樣的簡單的面向流的任務(wù)如何從使用MantaRay的企業(yè)級InputStream和OutputStream的簡單的面向流的API中獲益的。
　　
　　結(jié)論
　　
　　將JMS的能力與流組合在一起是非常強(qiáng)大的。當(dāng)應(yīng)用使用J2EE框架作為通訊架構(gòu)時，可以使用所有流所具有的強(qiáng)大的能力。對于不想與JMS對象打交道的用戶來說，流也是很有用的，雖然他們有時稍顯復(fù)雜和粗笨。
　　
　　企業(yè)級流是MantaRay的“積木塊”集合的一部分—簡單并且直接的工具簡化了編寫分布式應(yīng)用的過程，并擴(kuò)展了MantaRay為分布式應(yīng)用通訊所提供的能力。

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