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[導(dǎo)讀]Selector允許一個(gè)單一的線程來操作多個(gè)Channel,如果我們的應(yīng)用程序中使用了多個(gè)Channel,那么使用Selector很方便的實(shí)現(xiàn)這樣的目的,但是因?yàn)樵谝粋€(gè)線程中使用了多個(gè)Channel,因此也會(huì)造成了每個(gè)Channel傳輸效率的降低。

Selector 允許一個(gè)單一的線程來操作多個(gè) Channel,如果我們的應(yīng)用程序中使用了多個(gè) Channel,那么使用 Selector 很方便的實(shí)現(xiàn)這樣的目的,但是因?yàn)樵谝粋€(gè)線程中使用了多個(gè) Channel,因此也會(huì)造成了每個(gè) Channel 傳輸效率的降低。
使用 Selector 的圖解如下:
Java NIO Selector詳解


為了使用 Selector,我們首先需要將 Channel 注冊到 Selector 中,隨后調(diào)用 Selector 的 select()方法,這個(gè)方法會(huì)阻塞,直到注冊在 Selector 中的 Channel 發(fā)送可讀寫事件。當(dāng)這個(gè)方法返回后,當(dāng)前的這個(gè)線程就可以處理 Channel 的事件了。
創(chuàng)建選擇器
通過 Selector.open()方法, 我們可以創(chuàng)建一個(gè)選擇器:
Selector selector = Selector.open();

將 Channel 注冊到選擇器中

為了使用選擇器管理 Channel,我們需要將 Channel 注冊到選擇器中:
channel.configureBlocking(false);SelectionKey?key?=?channel.register(selector,?SelectionKey.OP_READ);
注意,如果一個(gè) Channel 要注冊到 Selector 中,那么這個(gè) Channel 必須是非阻塞的,即channel.configureBlocking(false);
因?yàn)?Channel 必須要是非阻塞的,因此 FileChannel 是不能夠使用選擇器的,因?yàn)?FileChannel 都是阻塞的.
注意到,在使用 Channel.register()方法時(shí),第二個(gè)參數(shù)指定了我們對 Channel 的什么類型的事件感興趣,這些事件有:
  • Connect,即連接事件(TCP 連接),?對應(yīng)于SelectionKey.OP_CONNECT。

  • Accept,即確認(rèn)事件,對應(yīng)于SelectionKey.OP_ACCEPT。

  • Read,即讀事件,對應(yīng)于SelectionKey.OP_READ, 表示 buffer 可讀。

  • Write,即寫事件,對應(yīng)于SelectionKey.OP_WRITE, 表示 buffer 可寫。


一個(gè) Channel發(fā)出一個(gè)事件也可以稱為對于某個(gè)事件, Channel 準(zhǔn)備好了。因此一個(gè) Channel 成功連接到了另一個(gè)服務(wù)器也可以被稱為 connect ready。


我們可以使用或運(yùn)算|來組合多個(gè)事件, 例如:
int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;
注意:一個(gè) Channel 僅僅可以被注冊到一個(gè) Selector 一次,如果將 Channel 注冊到 Selector 多次,那么其實(shí)就是相當(dāng)于更新 SelectionKey 的 interest set. 例如:
channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);
上面的 channel 注冊到同一個(gè) Selector 兩次了,那么第二次的注冊其實(shí)就是相當(dāng)于更新這個(gè) Channel 的 interest set 為 SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE。
關(guān)于 SelectionKey
如上所示, 當(dāng)我們使用 register 注冊一個(gè) Channel 時(shí), 會(huì)返回一個(gè) SelectionKey 對象, 這個(gè)對象包含了如下內(nèi)容:
interest set, 即我們感興趣的事件集, 即在調(diào)用 register 注冊 channel 時(shí)所設(shè)置的 interest set. ready set.channel.selector.attached object, 可選的附加對象

interest set
我們可以通過如下方式獲取 interest set:
int interestSet = selectionKey.interestOps();
boolean isInterestedInAccept = interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT;boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;boolean isInterestedInRead = interestSet & SelectionKey.OP_READ;boolean isInterestedInWrite = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;
ready set
代表了 Channel 所準(zhǔn)備好了的操作.
我們可以像判斷 interest set 一樣操作 Ready set, 但是我們還可以使用如下方法進(jìn)行判斷:
int?readySet?=?selectionKey.readyOps();selectionKey.isAcceptable();selectionKey.isConnectable();selectionKey.isReadable();selectionKey.isWritable();

Channel 和 Selector

我們可以通過 SelectionKey 獲取相對應(yīng)的 Channel 和 Selector:
Channel channel = selectionKey.channel();Selector selector = selectionKey.selector();

Attaching Object

我們可以在selectionKey中附加一個(gè)對象:
selectionKey.attach(theObject);Object attachedObj = selectionKey.attachment();
或者在注冊時(shí)直接附加:
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject);

通過 Selector 選擇 Channel

我們可以通過 Selector.select()方法獲取對某件事件準(zhǔn)備好了的 Channel, 即如果我們在注冊 Channel 時(shí), 對其的可寫事件感興趣, 那么當(dāng) select()返回時(shí), 我們就可以獲取 Channel 了.
注意:select()方法返回的值表示有多少個(gè) Channel 可操作.

獲取可操作的 Channel

如果 select()方法返回值表示有多個(gè) Channel 準(zhǔn)備好了, 那么我們可以通過 Selected key set 訪問這個(gè) Channel:
Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
while(keyIterator.hasNext()) {
SelectionKey key = keyIterator.next();
if(key.isAcceptable()) { // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
} else if (key.isConnectable()) { // a connection was established with a remote server.
} else if (key.isReadable()) { // a channel is ready for reading
} else if (key.isWritable()) { // a channel is ready for writing }
keyIterator.remove();}
注意,在每次迭代時(shí), 我們都調(diào)用 "keyIterator.remove()" 將這個(gè) key 從迭代器中刪除, 因?yàn)?select() 方法僅僅是簡單地將就緒的 IO 操作放到 selectedKeys 集合中, 因此如果我們從 selectedKeys 獲取到一個(gè) key, 但是沒有將它刪除, 那么下一次 select 時(shí), 這個(gè) key 所對應(yīng)的 IO 事件還在 selectedKeys 中。

例如此時(shí)我們收到 OP_ACCEPT 通知, 然后我們進(jìn)行相關(guān)處理, 但是并沒有將這個(gè) Key 從 SelectedKeys 中刪除, 那么下一次 select() 返回時(shí) 我們還可以在 SelectedKeys 中獲取到 OP_ACCEPT 的 key。

注意,我們可以動(dòng)態(tài)更改 SekectedKeys 中的 key 的 interest set. 例如在 OP_ACCEPT 中, 我們可以將 interest set 更新為 OP_READ, 這樣 Selector 就會(huì)將這個(gè) Channel 的 讀 IO 就緒事件包含進(jìn)來了。

Selector 的基本使用流程
  1. 通過 Selector.open() 打開一個(gè) Selector.
  2. 將 Channel 注冊到 Selector 中, 并設(shè)置需要監(jiān)聽的事件(interest set)
  3. 不斷重復(fù):
    *從 selected key 中獲取 對應(yīng)的 Channel 和附加信息(如果有的話)
  4. *判斷是哪些 IO 事件已經(jīng)就緒了, 然后處理它們.?如果是 OP_ACCEPT 事件, 則調(diào)用 "SocketChannel clientChannel = ((ServerSocketChannel) key.channel()).accept()" 獲取 SocketChannel, 并將它設(shè)置為 非阻塞的, 然后將這個(gè) Channel 注冊到 Selector 中.
    *根據(jù)需要更改 selected key 的監(jiān)聽事件.
    *將已經(jīng)處理過的 key 從 selected keys 集合中刪除.
    調(diào)用 select() 方法
    調(diào)用 selector.selectedKeys() 獲取 selected keys
    迭代每個(gè) selected key:

關(guān)閉 Selector

當(dāng)調(diào)用了 Selector.close()方法時(shí), 我們其實(shí)是關(guān)閉了 Selector 本身并且將所有的 SelectionKey 失效, 但是并不會(huì)關(guān)閉 Channel.

完整的 Selector 例子

public class NioEchoServer { private static final int BUF_SIZE = 256; private static final int TIMEOUT = 3000;
public static void main(String args[]) throws Exception { // 打開服務(wù)端 Socket ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
// 打開 Selector Selector selector = Selector.open();
// 服務(wù)端 Socket 監(jiān)聽8080端口, 并配置為非阻塞模式 serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8080)); serverSocketChannel.configureBlocking(false);
// 將 channel 注冊到 selector 中. // 通常我們都是先注冊一個(gè) OP_ACCEPT 事件, 然后在 OP_ACCEPT 到來時(shí), 再將這個(gè) Channel 的 OP_READ // 注冊到 Selector 中. serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
while (true) { // 通過調(diào)用 select 方法, 阻塞地等待 channel I/O 可操作 if (selector.select(TIMEOUT) == 0) { System.out.print("."); continue; }
// 獲取 I/O 操作就緒的 SelectionKey, 通過 SelectionKey 可以知道哪些 Channel 的哪類 I/O 操作已經(jīng)就緒. Iterator keyIterator = selector.selectedKeys().iterator();
while (keyIterator.hasNext()) {
SelectionKey key = keyIterator.next();
// 當(dāng)獲取一個(gè) SelectionKey 后, 就要將它刪除, 表示我們已經(jīng)對這個(gè) IO 事件進(jìn)行了處理. keyIterator.remove();
if (key.isAcceptable()) { // 當(dāng) OP_ACCEPT 事件到來時(shí), 我們就有從 ServerSocketChannel 中獲取一個(gè) SocketChannel, // 代表客戶端的連接 // 注意, 在 OP_ACCEPT 事件中, 從 key.channel() 返回的 Channel 是 ServerSocketChannel. // 而在 OP_WRITE 和 OP_READ 中, 從 key.channel() 返回的是 SocketChannel. SocketChannel clientChannel = ((ServerSocketChannel) key.channel()).accept(); clientChannel.configureBlocking(false); //在 OP_ACCEPT 到來時(shí), 再將這個(gè) Channel 的 OP_READ 注冊到 Selector 中. // 注意, 這里我們?nèi)绻麤]有設(shè)置 OP_READ 的話, 即 interest set 仍然是 OP_CONNECT 的話, 那么 select 方法會(huì)一直直接返回. clientChannel.register(key.selector(), OP_READ, ByteBuffer.allocate(BUF_SIZE)); }
if (key.isReadable()) { SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel(); ByteBuffer buf = (ByteBuffer) key.attachment(); long bytesRead = clientChannel.read(buf); if (bytesRead == -1) { clientChannel.close(); } else if (bytesRead > 0) { key.interestOps(OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE); System.out.println("Get data length: " + bytesRead); } }
if (key.isValid() && key.isWritable()) { ByteBuffer buf = (ByteBuffer) key.attachment(); buf.flip(); SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel();
clientChannel.write(buf);
if (!buf.hasRemaining()) { key.interestOps(OP_READ); } buf.compact(); } } } }}


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