2、NIO详解之网络编程

た入场券 2022-05-28 09:10 272阅读 0赞

## 前言 ##

篇将重点介绍基于网络编程NIO（异步IO）。

## Selector ##

在我的JavaNIO详解（一）中已经详细介绍了Java NIO三个核心对象中的Buffer和Channel，现在我们就重点介绍一下第三个核心对象Selector。  
  
　　Selector是一个对象，它可以注册到很多个Channel上，监听各个Channel上发生的事件，并且能够根据事件情况决定Channel读写。这样，通过一个线程管理多个Channel，就可以处理大量网络连接了。

有了Selector，我们就可以利用一个线程来处理所有的channels。线程之间的切换对操作系统来说代价是很高的，并且每个线程也会占用一定的系统资源。所以，对系统来说使用的线程越少越好。  
　　但是，需要记住，现代的操作系统和CPU在多任务方面表现的越来越好，所以多线程的开销随着时间的推移，变得越来越小了。实际上，如果一个CPU有多个内核，不使用多任务可能是在浪费CPU能力。**只要知道使用Selector能够处理多个通道就足够了。**  
　　  
　　  
　　![WX20180328-110213@2x][WX20180328-110213_2x]

## Selector ##

### 1、创建一个Selector ###

异步 I/O 中的核心对象名为 Selector。Selector 就是您注册对各种 I/O 事件兴趣的地方，而且当那些事件发生时，就是这个对象告诉您所发生的事件。

Selector selector = Selector.open();

### 2、注册Channel到Selector ###

为了能让Channel和Selector配合使用，我们需要把Channel注册到Selector上。通过调用 channel.register（）方法来实现注册：

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

注意，注册的Channel 必须设置成异步模式 才可以,，否则异步IO就无法工作，这就意味着我们不能把一个FileChannel注册到Selector，因为`FileChannel`没有异步模式，但是网络编程中的`SocketChannel`是可以的。  
　　  
　　需要注意register()方法的第二个参数，它是一个“interest set”,意思是注册的`Selector对Channel中的哪些时间感兴趣`，事件类型有四种：  
　　  
. Connect 某个Channel成功连接到另一个服务器称为 Connect Ready  
. Accept 一个ServerSocketChannel准备好接收新连接称为 Accept Ready  
. Read 一个有数据可读的通道可以说是 Read Ready  
. Write 等待写数据的通道可以说是Write Ready。

#### SelectionKey ####

1、　　请注意对register()的调用的返回值是一个SelectionKey。 SelectionKey 代表这个通道在此 Selector 上的这个注册。当某个 Selector 通知您某个传入事件时，它是通过提供对应于该事件的 SelectionKey 来进行的。SelectionKey 还可以用于取消通道的注册。SelectionKey中包含如下属性：

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

##### 2、、Channel 和Selector #####

我们可以通过SelectionKey获得Selector和注册的Channel：

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

##### 3、通过Selector选择通道 #####

一旦调用了select()方法，它就会返回一个数值，表示一个或多个通道已经就绪，然后你就可以通过调用selector.selectedKeys()

int num  = selector.select();

##### 4、selectedKeys() #####

一旦调用了select()方法，它就会返回一个数值，表示一个或多个通道已经就绪，然后你就可以通过调用selector.selectedKeys()方法返回的SelectionKey集合来获得就绪的Channel。请看演示方法：

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

当你通过Selector注册一个Channel时，channel.register()方法会返回一个SelectionKey对象，这个对象就代表了你注册的Channel。这些对象可以通过selectedKeys()方法获得。你可以通过迭代这些selected key来获得就绪的Channel，下面是演示代码：

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();
    }

##### 5、举例说明 #####

package com.hlj.nio.Study;
    
    import sun.applet.Main;
    
    import java.io.IOException;
    import java.net.InetSocketAddress;
    import java.net.ServerSocket;
    import java.nio.ByteBuffer;
    import java.nio.CharBuffer;
    import java.nio.channels.SelectionKey;
    import java.nio.channels.Selector;
    import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
    import java.nio.channels.SocketChannel;
    import java.util.Iterator;
    import java.util.Set;
    
    /** * @Description * @Author HealerJean * @Date 2018/3/28 下午12:20. */
    public class NetNio { 
    
    
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            listen();
    
        }
    
       static int port = 1111;
    
        /* * 注册事件 * */
        protected  static  Selector getSelector() throws IOException {
            // 创建Selector对象
            Selector selector = Selector.open();
    
            // 创建可选择通道，并配置为非阻塞模式
            ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
            serverSocketChannel.configureBlocking(false);
    
            // 绑定通道到指定端口
            ServerSocket socket = serverSocketChannel.socket();
            InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(port);
            socket.bind(address);
    
            // 向Selector中注册感兴趣的事件,
            // 即指定我们想要监听accept事件，也就是新的连接发 生时所产生的事件，
            // 对于ServerSocketChannel通道来说，我们唯一可以指定的参数就是OP_ACCEPT。
            serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
            return selector;
        }
    
    
        /* * 开始监听 * */
        public static void listen() throws IOException {
    
            Selector selector = getSelector();
            System.out.println("listen on " + port);
            try {
                while(true) {
                    //int select(long timeout)：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，此方法执行非阻塞的选择操作。
                    // 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。
                    // int select() 该调用会阻塞，阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪，方法将返回所发生的事件的数量。
    
                    //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，只有一个通道处于就绪状态。
                    int num  = selector.select();
                    Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
                    Iterator<SelectionKey> keyIterator = keys.iterator();
                    while (keyIterator.hasNext()) {
                        SelectionKey key = (SelectionKey) keyIterator.next();
    
                        //Selector对象并不会从自己的selected key集合中自动移除SelectionKey实例。
                        // 我们需要在处理完一个Channel的时候自己去移除。当下一次Channel就绪的时候，
                        // Selector会再次把它添加到selected key集合中。
                        keyIterator.remove();
                        process(key);
                    }
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        /* * 根据不同的事件做处理 * */
        protected static void process(SelectionKey key) throws IOException{
            Selector selector = getSelector();
            // 接收请求，Channel中什么事件或操作已经就绪
            if (key.isAcceptable()) {
                ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
                SocketChannel channel = server.accept();
                channel.configureBlocking(false);
                channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
            }
    
        }
    }

因为外面还有一个while 死循环

1、请注意循环中最后的keyIterator.remove()方法。Selector对象并不会从自己的selected key集合中自动移除SelectionKey实例。我们需要在处理完一个Channel的时候自己去移除。当下一次Channel就绪的时候，Selector会再次把它添加到selected key集合中。

2、SelectionKey.channel()方法返回的Channel需要转换成你具体要处理的类型，比如是ServerSocketChannel或者SocketChannel等等。

太多了，请观察博客[https://blog.csdn.net/suifeng3051/article/details/48441629][https_blog.csdn.net_suifeng3051_article_details_48441629]

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[https_blog.csdn.net_suifeng3051_article_details_48441629]: https://blog.csdn.net/suifeng3051/article/details/48441629