NIO详解（九）：Selector详解

Dear 丶 2022-01-29 01:29 549阅读 0赞

# 1. 概述 #

Selector（选择器）是Java NIO中能够检测一到多个NIO通道，并能够知晓通道是否为诸如读写事件做好准备的组件。这样，一个单独的线程可以管理多个channel，从而管理多个网络连接。

在I/O编程中，当需要同时处理多个客户端接入请求的时候，可以利用多线程或者I/O多路复用技术来进行处理。I/O多路复用技术是通过I/O的阻塞复用到同一个select的阻塞上，从而使得系统在单线程的情况下可以同时处理多个客户端请求。

# 2. Selector的创建 #

通过调用Selector.open()方法创建一个Selector，如下：

Selector selector = Selector.open();

# 3. 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。通过SelectableChannel.register()方法来实现，如下：

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

> 与Selector一起使用时，Channel必须处于非阻塞模式下。这意味着不能将FileChannel与Selector一起使用，因为FileChannel不能切换到非阻塞模式。而套接字通道都可以。

注意register()方法的第二个参数。这是一个“interest集合”，意思是在通过Selector监听Channel时对什么事件感兴趣。可以监听四种不同类型的事件：

>  *  CONNECT: SelectionKey.OP\_CONNECT
>  *  ACCPET: SelectionKey.OP\_ACCEPT
>  *  READ: SelectionKey.OP\_READ
>  *  WRITE: SelectionKey.OP\_WRITE

那么可以用“位或”操作符将常量连接起来，如下：

int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

> 通道触发了一个事件意思是该事件已经就绪。所以，某个channel成功连接到另一个服务器称为“连接就绪”。一个server socket channel准备好接收新进入的连接称为“接收就绪”。一个有数据可读的通道可以说是“读就绪”。等待写数据的通道可以说是“写就绪”。

# 4. 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管道
>  *  Selector选择器

## 4.1 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。可以通过SelectionKey读写interest集合，像这样：

int interestSet = selectionKey.interestOps();
    
    boolean isInterestedInAccept  = (interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT；
    boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;
    boolean isInterestedInRead    = interestSet & SelectionKey.OP_READ;
    boolean isInterestedInWrite   = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;

可以看到，用“位与”操作interest 集合和给定的SelectionKey常量，可以确定某个确定的事件是否在interest 集合中。

## 4.2 ready集合 ##

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

int readySet = selectionKey.readyOps();

可以用像检测interest集合那样的方法，来检测channel中什么事件或操作已经就绪。但是，也可以使用以下四个方法，它们都会返回一个布尔类型：

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

## 4.3 Channel + Selector ##

SelectionKey访问Channel和Selector很简单。如下：

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

## 4.4 附加的对象 ##

可以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，可以附加 与通道一起使用的Buffer，或是包含聚集数据的某个对象。使用方法如下：

selectionKey.attach(theObject);
    Object attachedObj = selectionKey.attachment();

还可以在用register()方法向Selector注册Channel的时候附加对象。如：

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

# 5.通过Selector选择通道 #

一旦向Selector注册了一或多个通道，就可以调用几个重载的select()方法。这些方法返回你所感兴趣的事件（如连接、接受、读或写）已经准备就绪的那些通道。换句话说，如果你对“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。

int select() //阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。
    int select(long timeout) // 和select()一样，除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)
    int selectNow() // 不会阻塞，不管什么通道就绪都立刻返回(如果自从前一次选择操作后，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。如果调用select()方法，因为有一个通道变成就绪状态，返回了1，若再次调用select()方法，如果另一个通道就绪了，它会再次返回1。如果对第一个就绪的channel没有做任何操作，现在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。

## 5.1 selectedKeys() ##

一旦调用了select()方法，并且返回值表明有一个或更多个通道就绪了，然后可以通过调用selector的selectedKeys()方法，访问“已选择键集（selected key set）”中的就绪通道。如下所示：

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

当像Selector注册Channel时，Channel.register()方法会返回一个SelectionKey 对象。这个对象代表了注册到该Selector的通道。可以通过SelectionKey的selectedKeySet()方法访问这些对象。

可以遍历这个已选择的键集合来访问就绪的通道。如下：

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
    Iterator 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();
    }

这个循环遍历已选择键集中的每个键，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不会自己从已选择键集中移除SelectionKey实例。必须在处理完通道时自己移除。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()方法返回的通道需要转型成你要处理的类型，如ServerSocketChannel或SocketChannel等。

## 5.2 wakeUp() ##

某个线程调用select()方法后阻塞了，即使没有通道已经就绪，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()方法即可。阻塞在select()方法上的线程会立马返回。

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

## 5.3 close() ##

用完Selector后调用其close()方法会关闭该Selector，且使注册到该Selector上的所有SelectionKey实例无效。通道本身并不会关闭。

# 6. 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),然后持续监控这个Selector的四种事件（接受，连接，读，写）是否就绪。

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 selectedKeys = selector.selectedKeys();
      Iterator 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();
      }
    }