Java.NIO中的Selector和SelectionKey详解

川长思鸟来 2022-03-30 13:14 502阅读 1赞

java.nio.channels
    public abstract class Selector extends Object implements Closeable

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。

NIO的通讯过程：

##### 使用Selector #####

仅用单个线程来处理多个Channels的好处是，只需要更少的新城来处理通道。事实上，可以只用一个线程处理所有的通道。

##### Selector的创建 #####

通过调用Selector.open()方法创建一个Selector，

Selector selector = Selector.open();

> isOpen() —— 判断Selector是否处于打开状态。Selector对象创建后就处于打开状态了  
> close() —— 当调用了Selector对象的close()方法，就进入关闭状态.。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

##### 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。

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FIleChannel与Selector不能一起使用。

> 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  
Accept  
Read  
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“。等代写数据的通道可以说是”写就绪“.

这四种事件用SelectionKey的四个常量来表示：

> SelectionKey.OP\_CONNECT  
> SelectionKey.OP\_ACCEPT  
> SelectionKey.OP\_READ  
> SelectionKey.OP\_WRITE

##### register()返回值 —— SelectionKey, Selector中的SelectionKey集合 #####

只要ServerSocketChannel及SocketChannel向Selector注册了特定的事件，Selector就会监控这些事件是否发生。

SelectableChannel的register()方法返回一个SelectionKey对象，该对象是用于跟踪这些被注册事件的句柄。

一个Selector对象会包含3种类型的SelectionKey集合：

> all-keys集合 —— 当前所有向Selector注册的SelectionKey的集合，Selector的keys()方法返回该集合  
> selected-keys集合 —— 相关事件已经被Selector捕获的SelectionKey的集合，Selector的selectedKeys()方法返回该集合  
> cancelled-keys集合 —— 已经被取消的SelectionKey的集合，Selector没有提供访问这种集合的方法  
> 当register()方法执行时，新建一个SelectioKey，并把它加入Selector的all-keys集合中。

如果关闭了与SelectionKey对象关联的Channel对象，或者调用了SelectionKey对象的cancel方法，这个SelectionKey对象就会被加入到cancelled-keys集合中，表示这个SelectionKey对象已经被取消。

在执行Selector的select()方法时，如果与SelectionKey相关的事件发生了，这个SelectionKey就被加入到selected-keys集合中，程序直接调用selected-keys集合的remove()犯法，或者调用它的iterator的remove()方法，都可以从selected-keys集合中删除一个SelectionKey对象。

##### SelectionKey #####

表示SelectableChannel 在 Selector 中的注册的标记/句柄。

interest集合  
ready集合  
Channel  
Selector

##### 附加的对象 #####

通过调用某个SelectionKey的cancel()方法，关闭其通道，或者通过关闭其选择器来取消该Key之前，它一直保持有效。

取消某个Key之后不会立即从Selector中移除它，相反，会将该Key添加到Selector的已取消key set，以便在下一次进行选择操作的时候移除它。

interest集合 —— 感兴趣的事件集合，可以通过SelectionKey读写interest集合，

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

ready集合 —— 是通道已经准备就绪的操作的集合，在一个选择后，你会是首先访问这个ready set，

int readySet = selectionKey.readyOps();

可以向检测interet集合那样的方法，来检测channel中什么事件或操作已经就绪，也可以使用一下四个方法，

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

//从SelectionKey方位Channel和Selector：
    Channel channel = selectionKey.channel();
    Selector selector = selectionKey.selector();

附加的对象 —— 可以将一个对象或者更多的信息附着到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，

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

通过Selector选择就绪的通道  
一旦向Selector注册了一个或多个通道，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（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。

> 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()一样，除了最长会阻塞timeout毫秒 selectNow() ——  
> 不会阻塞，不管什么通道就绪都立刻返回；此方法执行非阻塞的选择操作，如果自从上一次选择操作后，没有通道变成可选择的，则此方法直接返回0  
> select()方法返回的Int值表示多少通道就绪。

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selectorKeys()方法，访问”已选择键集“中的就绪通道，

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

可以遍历这个已选择的集合来访问就绪的通道：

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 eatablished 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集中的每个键，并检测各个键所对象的通道的就绪事件。

##### Selector的wakeUp()方法 #####

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。只要让其他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。

一个示例  
打开一个Selector，注册一个通道注册到这个Selector上，然后持续监控这个Selector的四中事件是否就绪：

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();
          }
        }

原文：https://blog.csdn.net/robinjwong/article/details/41792623