NIO之坑：彻底理解NIO Selector

Selector是什么

• Selector是一个或多个SelectableChannel对象的多路复用器.

---

如何建立一个Selector对象

• 一个selector对象能够经过调用Selector.open()来建立，这个工厂方法会使用系统默认的selector provider来建立一个新的selector对象。或者咱们还能够经过实现抽象类SelectorProvider自定义一个selector provider，调用new SelectorProviderImpl().openSelector()来建立它。
• 除非调用selector.close()，不然该selector将会一直保持打开状态。

---

如何将selectable channel注册到selector中

SelectionKey key = channel.register(selector,Selectionkey.XXX); 
复制代码

• 经过channel的register方法，将channel注册到给定的selector中，并返回一个表示注册关系的SelectionKey 对象。

---

selector如何维护selection keys

• 一个selector维护着三个selection keys集合:

  • key set 包含着全部selectionKeys，当前全部注册到selector中的channel返回的注册关系SelectionKey都包含在内，这个集合能够经过selector.keys() 方法返回。

  • selected-key set 包含着一部分selectionKeys，其中的每一个selectionKey所关联的channel在selection operation期间被检测出至少 准备好 了一个能够在兴趣集中匹配到的操做。这个集合能够经过调用selector.selectedKeys()方法返回。selected-key set 必定是 key set 的子集。

  • cancelled-key set 也包含着一部分selectionKeys，其中的每一个selectionKey都已经被取消，可是所关联channel尚未被撤销登记。cancelled-key set 不可以被直接返回，但也必定是 key set 的子集。

  对于一个新建立的selector其中这三个集合都是空着的。

  经过channel的register方法，一个selectionKey被增长到selector的 key set 中。

  不管经过channel.close()仍是经过selectionKey.cancel()来取消一个selectionKey ，这个selectionKey都会被当即添加到selector的 cancelled-key set 中，可是所关联的channel并无当即被撤销登记，直到发生下次 selection operations, 这些channel才被从selector中撤销登记，与此同时这些Cancelled keys才会被从这个selector的全部selectionKey set（多是_key set_、selected-key set、cancelled-key set）中移除，可是不会影响这些集合自己。

  在 selection operations 期间，一些selectionKey会被选中添加到 selected-key set 中。其中的每一个key能够经过selectiedKeys.remove()或selectiedKeys.iterator().remove()直接从 selected-key set 中移除，除此以外不可以经过任何方式被直接移除。特殊的，selected-key set 中的keys还能够在 selection operations 期间被间接移除。可是是不能够直接向 selected-key set 添加key的。

---

selector如何选择就绪channel

• 每次 selection operation 期间， keys均可以从selector's selected-key set 被添加或者移除，同时也能够从它的 key 和 cancelled-key sets 被移除。 selection operation 能够被触发经过执行selector.select()，selector.select(long)，和selector.selectNow() 方法，而且这些方法涉及到如下三个步骤：

1. 首先每一个位于 cancelled-key set 中的key会从每一个包含它的key集合中被移除，而且对应的channel会被撤销登记。这个步骤使得 cancelled-key set 变为空。

2. 查询底层操做系统来得到关于selector中剩余channel的就续事件从 selection operation 开始截止到此刻的更新状况，只要哪一个channel的就续事件的更新部分有至少一个与兴趣集中的操做匹配上，那么将会执行如下两个动做：

   1. 若是这个channel's key 没有存在 于 selected-key set 那么将它添加到这个集合中，并将它的就绪操做集(ready-operation set)修改为 只包含使得channel被报告就绪的操做，任何先前记录在就绪操做集中的就绪信息都会被丢弃。

   2. 不然，若是这个channel's key 存在 于 selected-key set ，那么就保留就绪操做集中先前的就绪信息，并将这些 使得channel被报告就绪的操做 写入进去；总而言之，系统底层会经过按位与&操做更新当前就绪集。

   若是这些Key的兴趣集为空，那么 selected-key set 和 keys'的就续集(ready-operation sets)都不会被更新。

3. 若是在步骤（2）正在进行时将任何key添加到 cancelled-key set，则按步骤（1）处理它们。

• selection operations 是否会阻塞等待一个或多个通道准备就绪，以及等待多长时间，这是三种选择方法之间惟一的本质区别。

---

selector线程安全吗

多线程并发状况下Selectors自己是线程安全的，可是他们所持有的key sets不是线程安全的。

selection operations 按顺序在selector自己，key set 和 selected-key set 上同步。 它们还在上面的步骤（1）和（3）期间在 canceled-key set 上同步。

在 selection operations 期间改变key的兴趣集，对于本次操做将不会产生任何影响；它们的影响将会再下次 selection operations 期间发生。

selectionKey可能会被取消，channel可能随时关闭。 所以，在一个或多个选择器的key集中存在并不意味着selectionKey有效或其channel是开放的。有可能另外一个线程取消selectionKey或关闭一个channel，应用程序代码应该当心地同步并检查这些条件。

一个线程经过selector.select()或selector.select(long)方法产生的阻塞能够被其余线程用如下三种方式的任意一种来中断：

• By invoking the selector's wakeup() method,

• By invoking the selector's close() method, or

• By invoking the blocked thread's interrupt() method, in which case its interrupt status will be set and the selector's wakeup() method will be invoked.

selector.close() 在 selection operations 期间会顺序的同步selectorand all three key sets 。

一个selector的 key set 和 selected-key set 一般状况下是线程不安全的。若是一个线程想要修改这个集合，须要同步控制它。经过key集合的iterator()方法返回的Iterators提供了快速失败（fail-fast）：若是在建立迭代器以后修改了set，除了经过调用迭代器本身的remove() 方法以外，将抛出ConcurrentModificationException 。