Java8 Lambda表达应用 -- 单线程游戏server+异步数据库操作

前段时间我们游戏server升级到开发环境Java8，这些天，我再次server的线程模型再次设计了一下，耗费Lambda表情。

LambdaJava代码。特别是丑陋不堪的匿名内部类，这篇文章主要就是想和大家分享这一点。

线程模型

首先简介一下我们游戏server的线程模型。大致例如以下图所看到的：

Netty线程池仅仅处理消息的收发，当Netty收到消息之后。会交给游戏逻辑线程处理。因为是单线程在处理游戏逻辑，所以每个消息必须非常快处理完。也就是说，不能有数据库等耗时操作。不然逻辑线程非常可能会被卡住。为了不卡住逻辑线程，数据库操作由单独的线程池来处理。

逻辑线程发起数据库操作后便马上返回继续处理其它消息。数据库线程池处理完成后。再通知逻辑线程，从而达到了异步数据库操作的效果。

GameAction

Netty部分的网络代码，在收到消息后。会依据消息找到相应的Action，然后运行。

详细代码省略，以下是简化后的GameAction的代码：

public abstract class GameAction {
    
    /**
     * 在逻辑线程里处理消息.
     * @param gs
     * @param req 请求消息
     */
    public void execute(GameSession gs, Object req) {
        GameLogicExecutor.execute(() -> {
            doExecute(gs, req);
        });
    }
    
    // 子类实现
    public abstract void doExecute(GameSession gs, Object req);
    
}

execute()方法里，使用了Lambda表达式来实现Runnable接口。

GameLogicExecutor

GameLogicExecutor是游戏逻辑运行线程，代码例如以下所看到的：

import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 游戏逻辑线程.
 */
public class GameLogicExecutor {
    
    // todo 限制队列长度
    private static final Executor executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
    
    /**
     * 把游戏逻辑放到队列.
     * @param gameLogic 
     */
    public static void execute(Runnable gameLogic) {
        executor.execute(gameLogic);
    }
    
}

GetPlayerListAction

以下看一个详细的GameAction实现，这个Action依据用户ID返回用户创建的玩家列表。代码例如以下：

import java.util.List;

public class GetPlayerListAction extends GameAction {

    @Override
    public void doExecute(GameSession gs, Object req) {
        int userId = (Integer) req;
        PlayerDao.getPlayerList(userId, (List<Player> players) -> {
            gs.write(players);
        });
    }
    
}

如果请求參数是玩家ID。doExecute()方法并没有等待数据库操作。而是立即就返回了。传递给DAO的回调对象是个Lambda表达式，在回调方法里，玩家列表通过GameSession被写到client（这仅仅是演示，实际的响应消息可能是protobuf或JSON）。

PlayerDao

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class PlayerDao {
    
    public static void getPlayerList(int userId, DbOpCallback<List<Player>> cb) {
        DbOpExecutor.execute(() -> {
            try {
                List<Player> players = getPlayerList(userId);
                cb.ok(players);
            } catch (Exception e) {
                cb.fail(e);
            }
        });
    }
    
    // 耗时的数据库操作
    private static List<Player> getPlayerList(int userId) {
        return new ArrayList<>();
    }
    
}

getPlayerList()方法接收两个參数。第一个參数是用户ID，第二个參数是个callback，当数据库操作完成（成功或失败）时。会通知这个callback。DAO内部使用的可能是JDBC或MyBatis等，总之是耗时的操作，由数据库线程池运行。

DbOpExecutor

DbOpExecutor的代码比較简单。和GameLogicExecutor相似，例如以下所看到的：

import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 数据库操作线程池.
 */
public class DbOpExecutor {
    
    // todo 依据cpu数等确定线程数
    private static final Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
    
    /**
     * 把数据库操作放进队列.
     * @param dbOp 
     */
    public static void execute(Runnable dbOp) {
        executor.execute(dbOp);
    }
    
}

DbOpCallback

最后看一下DbOpCallback代码：

/**
 * 数据库操作回调.
 * @param <T>
 */
@FunctionalInterface
public interface DbOpCallback<T> {
    
    /**
     * 处理数据库返回结果.
     * @param result 
     */
    void handleResult(T result);
    
    /**
     * 数据库操作正常结束.
     * @param result 
     */
    default void ok(T result) {
        // 在游戏逻辑线程里处理结果
        GameLogicExecutor.execute(() -> {
            try {
                handleResult(result);
            } catch (Exception e) {
                // todo 处理异常
            }
        });
    }
    
    /**
     * 数据库操作出现异常.
     * @param e 
     */
    default void fail(Exception e) {
        // todo 处理异常
    }
    
}

@FunctionalInterface说明这是一个函数式接口，简单的说，就是仅仅有一个抽象方法的接口。接口的default方法是Java8的新语法，详细请參考Java8相关方面的资料。ok()方法确保数据库操作的结果是在逻辑线程里处理。

结论

上面的代码。在Java8之前用匿名内部类也是能够写的，仅仅是相比Lambda表达式，更加冗长丑陋而已。另外要注意，上面的代码仅仅是简化后的演示样例代码，并不是真实代码。

假上面的代码设想到自己的项目，还需要注意的是异常处理。