07. Java NIO Selector选择器

时间  2019-11-06 标签 java nio selector 选择器

Selector是Java NIO中的一个组件，用于检查一个或多个NIO Channel的状态是否处于可读、可写。如此能够实现单线程管理多个channels,也就是能够管理多个网络连接。网络

为何使用Selector（Why Use a Selector?）

用单线程处理多个channels的好处是我须要更少的线程来处理channel。实际上，你甚至能够用一个线程来处理全部的channels。从操做系统的角度来看，切换线程开销是比较昂贵的，而且每一个线程都须要占用系统资源，所以暂用线程越少越好。多线程

须要留意的是，现代操做系统和CPU在多任务处理上已经变得愈来愈好，因此多线程带来的影响也愈来愈小。若是一个CPU是多核的，若是不执行多任务反而是浪费了机器的性能。不过这些设计讨论是另外的话题了。简而言之，经过Selector咱们能够实现单线程操做多个channel。性能

这有一幅示意图，描述了单线程处理三个channel的状况：spa

overview-selectors.png

Java NIO: A Thread uses a Selector to handle 3 Channel's操作系统

建立Selector(Creating a Selector)

建立一个Selector能够经过Selector.open()方法：线程

Selector selector = Selector.open();

注册Channel到Selector上(Registering Channels with the Selector)

为了同Selector挂了Channel，咱们必须先把Channel注册到Selector上，这个操做使用SelectableChannel。register()：设计

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

Channel必须是非阻塞的。因此FileChannel不适用Selector，由于FileChannel不能切换为非阻塞模式。Socket channel能够正常使用。rest

注意register的第二个参数，这个参数是一个“关注集合”，表明咱们关注的channel状态，有四种基础类型可供监听：code

  1. Connect
  2. Accept
  3. Read
  4. Write

一个channel触发了一个事件也可视做该事件处于就绪状态。所以当channel与server链接成功后，那么就是“链接就绪”状态。server channel接收请求链接时处于“可链接就绪”状态。channel有数据可读时处于“读就绪”状态。channel能够进行数据写入时处于“写就绪”状态。server

上述的四种就绪状态用SelectionKey中的常量表示以下：

  1. SelectionKey.OP_CONNECT
  2. SelectionKey.OP_ACCEPT
  3. SelectionKey.OP_READ
  4. SelectionKey.OP_WRITE

若是对多个事件感兴趣可利用位的或运算结合多个常量，好比：

int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

SelectionKey's

在上一小节中，咱们利用register方法把Channel注册到了Selectors上，这个方法的返回值是SelectionKeys，这个返回的对象包含了一些比较有价值的属性：

  • The interest set
  • The ready set
  • The Channel
  • The Selector
  • An attached object (optional)

这5个属性都表明什么含义呢？下面会一一介绍。

Interest Set

这个“关注集合”实际上就是咱们但愿处理的事件的集合，它的值就是注册时传入的参数，咱们能够用按为与运算把每一个事件取出来：

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

"就绪集合"中的值是当前channel处于就绪的值，通常来讲在调用了select方法后都会须要用到就绪状态，select的介绍在胡须文章中继续展开。

int readySet = selectionKey.readyOps();

从“就绪集合”中取值的操做相似月“关注集合”的操做，固然还有更简单的方法，SelectionKey提供了一系列返回值为boolean的的方法：

selectionKey.isAcceptable();
selectionKey.isConnectable();
selectionKey.isReadable();
selectionKey.isWritable();

Channel + Selector

从SelectionKey操做Channel和Selector很是简单：

Channel  channel  = selectionKey.channel();
Selector selector = selectionKey.selector();

Attaching Objects

咱们能够给一个SelectionKey附加一个Object，这样作一方面能够方便咱们识别某个特定的channel，同时也增长了channel相关的附加信息。例如，能够把用于channel的buffer附加到SelectionKey上：

selectionKey.attach(theObject);

Object attachedObj = selectionKey.attachment();

附加对象的操做也能够在register的时候就执行：

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

从Selector中选择channel(Selecting Channels via a Selector)

一旦咱们向Selector注册了一个或多个channel后，就能够调用select来获取channel。select方法会返回全部处于就绪状态的channel。 select方法具体以下：

  • int select()
  • int select(long timeout)
  • int selectNow()

select()方法在返回channel以前处于阻塞状态。 select(long timeout)和select作的事同样，不过他的阻塞有一个超时限制。

selectNow()不会阻塞，根据当前状态马上返回合适的channel。

select()方法的返回值是一个int整形，表明有多少channel处于就绪了。也就是自上一次select后有多少channel进入就绪。举例来讲，假设第一次调用select时正好有一个channel就绪，那么返回值是1，而且对这个channel作任何处理，接着再次调用select，此时刚好又有一个新的channel就绪，那么返回值仍是1，如今咱们一共有两个channel处于就绪，可是在每次调用select时只有一个channel是就绪的。

selectedKeys()

在调用select并返回了有channel就绪以后，能够经过选中的key集合来获取channel，这个操做经过调用selectedKeys()方法：

Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();

还记得在register时的操做吧，咱们register后的返回值就是SelectionKey实例，也就是咱们如今经过selectedKeys()方法所返回的SelectionKey。

遍历这些SelectionKey能够经过以下方法：

Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();

Iterator<SelectionKey> 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();
}

上述循环会迭代key集合，针对每一个key咱们单独判断他是处于何种就绪状态。

注意keyIterater.remove()方法的调用，Selector自己并不会移除SelectionKey对象，这个操做须要咱们收到执行。当下次channel处于就绪是，Selector任然会吧这些key再次加入进来。

SelectionKey.channel返回的channel实例须要强转为咱们实际使用的具体的channel类型，例如ServerSocketChannel或SocketChannel.

wakeUp()

y因为调用select而被阻塞的线程，能够经过调用Selector.wakeup()来唤醒即使此时已然没有channel处于就绪状态。具体操做是，在另一个线程调用wakeup，被阻塞与select方法的线程就会马上返回。

close()

当操做Selector完毕后，须要调用close方法。close的调用会关闭Selector并使相关的SelectionKey都无效。channel自己无论被关闭。

完整的Selector案例(Full Selector Example)

这有一个完整的案例，首先打开一个Selector,而后注册channel，最后锦亭Selector的状态：

Selector selector = Selector.open();

channel.configureBlocking(false);

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

while(true) {

  int readyChannels = selector.select();

  if(readyChannels == 0) continue;

  Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();

  Iterator<SelectionKey> 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();
  }
}
联系我们 沪ICP备13005482号-10