Java NIO系列教程（六） Selector

Selector（选择器）是Java NIO中可以检测一到多个NIO通道，并可以知晓通道是否为诸如读写事件作好准备的组件。这样，一个单独的线程能够管理多个channel，从而管理多个网络链接。

下面是本文所涉及到的主题列表：

1. 为何使用Selector?

2. Selector的建立

3. 向Selector注册通道

4. SelectionKey

5. 经过Selector选择通道

6. wakeUp()

7. close()

8. 完整的示例

为何使用Selector?

仅用单个线程来处理多个Channels的好处是，只须要更少的线程来处理通道。事实上，能够只用一个线程处理全部的通道。对于操做系统来讲，线程之间上下文切换的开销很大，并且每一个线程都要占用系统的一些资源（如内存）。所以，使用的线程越少越好。

可是，须要记住，现代的操做系统和CPU在多任务方面表现的愈来愈好，因此多线程的开销随着时间的推移，变得愈来愈小了。实际上，若是一个CPU有多个内核，不使用多任务多是在浪费CPU能力。无论怎么说，关于那种设计的讨论应该放在另外一篇不一样的文章中。在这里，只要知道使用Selector可以处理多个通道就足够了。

下面是单线程使用一个Selector处理3个channel的示例图：

Selector的建立

经过调用Selector.open()方法建立一个Selector，以下：

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1	Selector selector = Selector.open();

向Selector注册通道

为了将Channel和Selector配合使用，必须将channel注册到selector上。经过SelectableChannel.register()方法来实现，以下：

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1	channel.configureBlocking(false);

2	SelectionKey key = channel.register(selector,

3	Selectionkey.OP_READ);

与Selector一块儿使用时，Channel必须处于非阻塞模式下。这意味着不能将FileChannel与Selector一块儿使用，由于FileChannel不能切换到非阻塞模式。而套接字通道均可以。

注意register()方法的第二个参数。这是一个“interest集合”，意思是在经过Selector监听Channel时对什么事件感兴趣。能够监听四种不一样类型的事件：

1. Connect

2. Accept

3. Read

4. Write

通道触发了一个事件意思是该事件已经就绪。因此，某个channel成功链接到另外一个服务器称为“链接就绪”。一个server socket channel准备好接收新进入的链接称为“接收就绪”。一个有数据可读的通道能够说是“读就绪”。等待写数据的通道能够说是“写就绪”。

这四种事件用SelectionKey的四个常量来表示：

1. SelectionKey.OP_CONNECT

2. SelectionKey.OP_ACCEPT

3. SelectionKey.OP_READ

4. SelectionKey.OP_WRITE

若是你对不止一种事件感兴趣，那么能够用“位或”操做符将常量链接起来，以下：

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1	int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

在下面还会继续提到interest集合。

SelectionKey

在上一小节中，当向Selector注册Channel时，register()方法会返回一个SelectionKey对象。这个对象包含了一些你感兴趣的属性：

• interest集合

• ready集合

• Channel

• Selector

• 附加的对象（可选）

下面我会描述这些属性。

interest集合

就像向Selector注册通道一节中所描述的，interest集合是你所选择的感兴趣的事件集合。能够经过SelectionKey读写interest集合，像这样：

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1	int interestSet = selectionKey.interestOps();

2

3	boolean isInterestedInAccept  = (interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT；

4	boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;

5	boolean isInterestedInRead    = interestSet & SelectionKey.OP_READ;

6	boolean isInterestedInWrite   = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;

能够看到，用“位与”操做interest 集合和给定的SelectionKey常量，能够肯定某个肯定的事件是否在interest 集合中。

ready集合

ready 集合是通道已经准备就绪的操做的集合。在一次选择(Selection)以后，你会首先访问这个ready set。Selection将在下一小节进行解释。能够这样访问ready集合：

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1	int readySet = selectionKey.readyOps();

能够用像检测interest集合那样的方法，来检测channel中什么事件或操做已经就绪。可是，也可使用如下四个方法，它们都会返回一个布尔类型：

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1	selectionKey.isAcceptable();

2	selectionKey.isConnectable();

3	selectionKey.isReadable();

4	selectionKey.isWritable();

Channel + Selector

从SelectionKey访问Channel和Selector很简单。以下：

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1	Channel  channel  = selectionKey.channel();

2	Selector selector = selectionKey.selector();

附加的对象

能够将一个对象或者更多信息附着到SelectionKey上，这样就能方便的识别某个给定的通道。例如，能够附加 与通道一块儿使用的Buffer，或是包含汇集数据的某个对象。使用方法以下：

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1	selectionKey.attach(theObject);

2	Object attachedObj = selectionKey.attachment();

还能够在用register()方法向Selector注册Channel的时候附加对象。如：

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1	SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject);

经过Selector选择通道

一旦向Selector注册了一或多个通道，就能够调用几个重载的select()方法。这些方法返回你所感兴趣的事件（如链接、接受、读或写）已经准备就绪的那些通道。换句话说，若是你对“读就绪”的通道感兴趣，select()方法会返回读事件已经就绪的那些通道。

下面是select()方法：

• int select()

• int select(long timeout)

• int selectNow()

select()阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。

select(long timeout)和select()同样，除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)。

selectNow()不会阻塞，无论什么通道就绪都马上返回（译者注：此方法执行非阻塞的选择操做。若是自从前一次选择操做后，没有通道变成可选择的，则此方法直接返回零。）。

select()方法返回的int值表示有多少通道已经就绪。亦即，自上次调用select()方法后有多少通道变成就绪状态。若是调用select()方法，由于有一个通道变成就绪状态，返回了1，若再次调用select()方法，若是另外一个通道就绪了，它会再次返回1。若是对第一个就绪的channel没有作任何操做，如今就有两个就绪的通道，但在每次select()方法调用之间，只有一个通道就绪了。

selectedKeys()

一旦调用了select()方法，而且返回值代表有一个或更多个通道就绪了，而后能够经过调用selector的selectedKeys()方法，访问“已选择键集（selected key set）”中的就绪通道。以下所示：

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1	Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

当像Selector注册Channel时，Channel.register()方法会返回一个SelectionKey 对象。这个对象表明了注册到该Selector的通道。能够经过SelectionKey的selectedKeySet()方法访问这些对象。

能够遍历这个已选择的键集合来访问就绪的通道。以下：

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01	Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

02	Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();

03	while(keyIterator.hasNext()) {

04	SelectionKey key = keyIterator.next();

05	if(key.isAcceptable()) {

06	// a connection was accepted by a ServerSocketChannel.

07	} else if (key.isConnectable()) {

08	// a connection was established with a remote server.

09	} else if (key.isReadable()) {

10	// a channel is ready for reading

11	} else if (key.isWritable()) {

12	// a channel is ready for writing

13

}

14	keyIterator.remove();

15

}

这个循环遍历已选择键集中的每一个键，并检测各个键所对应的通道的就绪事件。

注意每次迭代末尾的keyIterator.remove()调用。Selector不会本身从已选择键集中移除SelectionKey实例。必须在处理完通道时本身移除。下次该通道变成就绪时，Selector会再次将其放入已选择键集中。

SelectionKey.channel()方法返回的通道须要转型成你要处理的类型，如ServerSocketChannel或SocketChannel等。

wakeUp()

某个线程调用select()方法后阻塞了，即便没有通道已经就绪，也有办法让其从select()方法返回。只要让其它线程在第一个线程调用select()方法的那个对象上调用Selector.wakeup()方法便可。阻塞在select()方法上的线程会立马返回。

若是有其它线程调用了wakeup()方法，但当前没有线程阻塞在select()方法上，下个调用select()方法的线程会当即“醒来（wake up）”。

close()

用完Selector后调用其close()方法会关闭该Selector，且使注册到该Selector上的全部SelectionKey实例无效。通道自己并不会关闭。

完整的示例

这里有一个完整的示例，打开一个Selector，注册一个通道注册到这个Selector上(通道的初始化过程略去),而后持续监控这个Selector的四种事件（接受，链接，读，写）是否就绪。

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01	Selector selector = Selector.open();

02	channel.configureBlocking(false);

03	SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

04	while(true) {

05	int readyChannels = selector.select();

06	if(readyChannels == 0) continue;

07	Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

08	Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();

09	while(keyIterator.hasNext()) {

10	SelectionKey key = keyIterator.next();

11	if(key.isAcceptable()) {

12	// a connection was accepted by a ServerSocketChannel.

13	} else if (key.isConnectable()) {

14	// a connection was established with a remote server.

15	} else if (key.isReadable()) {

16	// a channel is ready for reading

17	} else if (key.isWritable()) {

18	// a channel is ready for writing

19

}

20	keyIterator.remove();

21

}

22

}