Java NIO使用及原理之--选择器Seclector

Java NIO使用及原理之--选择器Seclector

本文转载自：李会军•宁静致远，供本身学习使用

在上一篇文章中介绍了关于缓冲区的一些细节内容，如今终于能够进入NIO中最有意思的部分非阻塞I/O。一般在进行同步I/O操做时，若是读取数据，代码会阻塞直至有 可供读取的数据。一样，写入调用将会阻塞直至数据可以写入。传统的Server/Client模式会基于TPR（Thread per Request）,服务器会为每一个客户端请求创建一个线程，由该线程单独负责处理一个客户请求。这种模式带来的一个问题就是线程数量的剧增，大量的线程会增大服务器的开销。大多数的实现为了不这个问题，都采用了线程池模型，并设置线程池线程的最大数量，这由带来了新的问题，若是线程池中有200个线程，而有200个用户都在进行大文件下载，会致使第201个用户的请求没法及时处理，即使第201个用户只想请求一个几KB大小的页面。传统的 Server/Client模式以下图所示：

NIO中非阻塞I/O采用了基于Reactor反应器模式（或者说观察者模式）的工做方式，I/O调用不会被阻塞，相反是注册感兴趣的特定I/O事件，如可读数据到达，新的套接字链接等等，在发生特定事件时，系统再通知咱们。NIO中实现非阻塞I/O的核心对象就是Selector，Selector就是注册各类I/O事件地 方，并且当那些事件发生时，就是这个对象告诉咱们所发生的事件，以下图所示：

从图中能够看出，当有读或写等任何注册的事件发生时，能够从Selector中得到相应的SelectionKey，同时从 SelectionKey中能够找到发生的事件和该事件所发生的具体的SelectableChannel，以得到客户端发送过来的数据。

使用NIO中非阻塞I/O编写服务器处理程序，大致上能够分为下面三个步骤：

1. 向Selector对象注册感兴趣的事件 
2. 从Selector中获取感兴趣的事件 
3. 根据不一样的事件进行相应的处理

接下来咱们用一个简单的示例来讲明整个过程。首先是向Selector对象注册感兴趣的事件：

 1 /*
 2  * 注册事件  3  * */
 4 protected Selector getSelector() throws IOException {  5     // 建立Selector对象
 6     Selector sel = Selector.open();  7     
 8     // 建立可选择通道，并配置为非阻塞模式
 9     ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open(); 10     server.configureBlocking(false); 11     
12     // 绑定通道到指定端口
13     ServerSocket socket = server.socket(); 14     InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(port); 15  socket.bind(address); 16     
17     // 向Selector中注册感兴趣的事件
18  server.register(sel, SelectionKey.OP_ACCEPT); 19     return sel; 20 }

建立了ServerSocketChannel对象，并调用configureBlocking()方法，配置为非阻塞模式，接下来的三行代码把该通道绑定到指定端口，最后向Selector中注册事件，此处指定的是参数是OP_ACCEPT，即指定咱们想要监听accept事件，也就是新的链接发 生时所产生的事件，对于ServerSocketChannel通道来讲，咱们惟一能够指定的参数就是OP_ACCEPT。

从Selector中获取感兴趣的事件，即开始监听，进入内部循环：

 1 /*
 2  * 开始监听  3  * */ 
 4 public void listen() {  5     System.out.println("listen on " + port);  6     try {  7         while(true) {  8             // 该调用会阻塞，直到至少有一个事件发生
 9  selector.select(); 10             Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys(); 11             Iterator<SelectionKey> iter = keys.iterator(); 12             while (iter.hasNext()) { 13                 SelectionKey key = (SelectionKey) iter.next(); 14  iter.remove(); 15  process(key); 16  } 17  } 18     } catch (IOException e) { 19  e.printStackTrace(); 20  } 21 }

在非阻塞I/O中，内部循环模式基本都是遵循这种方式。首先调用select()方法，该方法会阻塞，直到至少有一个事件发生，而后再使用selectedKeys()方法获取发生事件的SelectionKey，再使用迭代器进行循环。

最后一步就是根据不一样的事件，编写相应的处理代码：

 1 /*
 2  * 根据不一样的事件作处理  3  * */
 4 protected void process(SelectionKey key) throws IOException{  5     // 接收请求
 6     if (key.isAcceptable()) {  7         ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();  8         SocketChannel channel = server.accept();  9         channel.configureBlocking(false); 10  channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); 11  } 12     // 读信息
13     else if (key.isReadable()) { 14         SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel(); 15         int count = channel.read(buffer); 16         if (count > 0) { 17  buffer.flip(); 18             CharBuffer charBuffer = decoder.decode(buffer); 19             name = charBuffer.toString(); 20             SelectionKey sKey = channel.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE); 21  sKey.attach(name); 22         } else { 23  channel.close(); 24  } 25  buffer.clear(); 26  } 27     // 写事件
28     else if (key.isWritable()) { 29         SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel(); 30         String name = (String) key.attachment(); 31         
32         ByteBuffer block = encoder.encode(CharBuffer.wrap("Hello " + name)); 33         if(block != null) 34  { 35  channel.write(block); 36  } 37         else
38  { 39  channel.close(); 40  } 41  
42  } 43 }

此处分别判断是接受请求、读数据仍是写事件，分别做不一样的处理。