NIO中和选择器Selector

NIO中和选择器Selector

在上一篇的JAVA中NIO再深刻咱们学会了如何使用Buffer ，而在Java中IO和NIO中咱们略微了解到Channel的概念，咱们知道了Channel就像矿洞里的铁轨同样，Buffer就像铁轨上的矿车，对于数据真正的操做都是对于Buffer的操做。而在NIO中还有一个很是重要的概念就是Selector，它就像矿洞里的调度系统同样。

为何要有Selector

要理解为何要有Selector？这个问题，咱们首先得知道在UNIX系统中有五种I/O模型：同步阻塞I/O、同步非阻塞I/O、I/O多路复用、信号驱动I/O和异步I/O。这个几个I/O模型都是什么意思呢，大概比喻一下。

• 阻塞式I/O模型：一我的在钓鱼，当没鱼上钩时，就坐在岸边一直等。
• 非阻塞式I/O模型：边钓鱼边玩手机，隔会再看看有没有鱼上钩，有的话就迅速拉杆。
• I/O复用模型：放了一堆鱼竿，在岸边一直守着这堆鱼竿，没鱼上钩就玩手机。
• 信号驱动式I/O模型：鱼竿上系了个铃铛，当铃铛响，就知道鱼上钩，而后能够专心玩手机。
• 异步I/O模型：雇佣一我的来给我钓鱼，钓上来之后给我送到住处，我该干吗干吗去。

阻塞与非阻塞是指应用程序在发起I/O操做时，是当即返回仍是等待。而同步和异步是指应用程序在于内核通讯时，数据从内核空间到应用空间的拷贝，是由内核发起仍是由应用程序来触发。

而所谓的I/O就是计算机内存与外部设备之间数据拷贝的过程，咱们知道CPU访问内存的速度远远高于外部设备，所以CPU一般就是先将外部设备的数据读取到内存中，而后再进行处理。而后此时有个场景，当那你的用户程序经过CPU向外部设备发送了一个读的指令，数据从外部设备到内存中是须要一段时间的，那么此时CPU是休息呢？仍是让给别人？仍是不断的询问，到了吗？到了吗？到了吗……？这个就是I/O模型所要解决的问题。

而咱们的NIO模拟的I/O模型就是I/O复用模型。经过只阻塞Selector 这一个线程，经过Selector 不断的查询Channel中的状态，从而达到了一个线程控制Selector ，而一个Selector 控制多个Channel的目的。用图表示就是这样。

Selector使用

从图上面咱们就能够猜出来大概的Selector 该如何来使用

建立Selector

经过调用Selector.open()方法来建立一个Selector。

Selector selector = Selector.open();

建立所须要的Channel

咱们知道NIO中的Channel分为四种类型

• FileChannel:文件通道
• DatagramChannel:经过UDP读取网络中的数据
• SocketChannel:经过TCP读取网络中的数据
• ServerSocketChannel:能够监听进来的链接，对于每一个进来的链接都会建立一个SocketChannel

在这四个通道中有一个不能和Selector 配合使用，由于从图中能够看出，咱们的Selector 是不断的轮询注册在Selector 中的每一个通道的状态，不能阻塞在其中一个通道，即每一个通道必须是非阻塞状态的，可是FileChannel的通道是阻塞状态且不能更改，因此FileChannel不能和Selector 配合使用。

ServerSocketChannel socketChannel = ServerSocketChannel.open();
socketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8080));
//设置为非阻塞模式
socketChannel.configureBlocking(false);

将建立好的Channel注册到Selector上

为了便于Selector管理Channel，咱们将Channel注册到Selector上。

//将Channel注册到Selector上
SelectionKey selectionKey = socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_READ);

咱们能够看到第一个参数就是咱们本身的Selector，而第二个参数就是选择要监听的事件类型，一共有四种

• SelectionKey.OP_CONNECT：链接继续事件，表示服务器监听到了客户链接，服务器能够接收这个链接了
• SelectionKey.OP_ACCEPT：链接就绪事件，服务端收到客户端的一个链接请求会触发
• SelectionKey.OP_READ：读就绪事件，表示通道中已经有可读的数据了，能够执行读操做
• SelectionKey.OP_WRITE：写就绪事件，表示已经能够向通道写数据了

ServerSocketChannel 的有效事件是OP_ACCEPT，SocketChannel 的有效事件是OP_CONNECT、OP_READ、OP_WRITE

Selector循环遍历各个Channel

在上一步咱们已经将所须要的Channel注册到了Selector 中，那么咱们如今能够调用Selector.select()方法进行遍历获得已经准备好的Channel 。

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();
}

注意此时咱们在遍历完成后，完成相应操做后都要调用keyIterator.remove();方法将其移除掉，由于select()方法只是获得了全部已经准备好的Channel的key值集合，若是不删除的话，那么下次遍历依然仍是会调用相应的事件。

完整的例子

作一个简单的服务器监听的程序。监听本机的8080端口，打印出发送过来的数据。

public class TestNIO {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Selector selector = Selector.open();
        ServerSocketChannel socketChannel = ServerSocketChannel.open();
        socketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8080));
        //设置为非阻塞模式
        socketChannel.configureBlocking(false);
        //将Channel注册到Selector上
        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while (true){
            int readyChannel = selector.select();
            if (readyChannel == 0){
                continue;
            }
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
            Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectionKeys.iterator();
            while (keyIterator.hasNext()){
                SelectionKey key = keyIterator.next();
                keyIterator.remove();
                if (key.isAcceptable()){
                    System.out.println("isAcceptable");
                    SocketChannel clientChannel = ((ServerSocketChannel) key.channel()).accept();
                    clientChannel.configureBlocking(false);
                    clientChannel.register(key.selector(),SelectionKey.OP_READ);
                }
                else if (key.isConnectable()){
                    System.out.println("isConnectable");
                }
                else if (key.isReadable()){
                    SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel();
                    ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                    clientChannel.read(byteBuffer);
                    System.out.println(new String(byteBuffer.array()));
                }else if (key.isWritable()){
                    System.out.println("isWritable");
                }
            }
        }
    }
}

此时能够经过在控制台用命令telnet localhost 8080便可与服务器链接。

参考文章

• https://www.jianshu.com/p/12dd57758eb5
• http://www.javashuo.com/article/p-rlkwxjly-ga.html