《Java源码解析》之NIO的Selector机制(Part2：SelectableChannel.register(Selector sel, int ops))

た入场券 2022-07-14 09:51 172阅读 0赞

通过上一篇博客，我们知道了Selector机制中的open()函数做了什么,其实也就是创建了一个管道,并把pipe的读写文件描述符放入pollArray中,这个pollArray是Selector的枢纽。下面我们抓取源码看一下channel在selector中注册时做了什么？  
SelectableChannel.register(Selector sel, int ops)

# SelectableChannel.register(Selector sel, int ops))函数分析 #

register()函数是在SelectableChannel这个类中实现的，所以只有继承自这个类的channel才能通过selector管理，这个要点在前面博客中已经解释过了。那么问题在于这个register()函数做了什么呢？我们先看看JavaDoc上面的解释：

public final SelectionKey register(Selector sel, int ops)throws ClosedChannelException
    {
        return register(sel, ops, null);
    }

javaDoc上面解释：向给定的选择器注册此通道，返回一个选择键。该方法调用一个多态的`register(sel, ops, null);`  
我们进入这个多态的函数如下：

public abstract SelectionKey register(Selector sel, int ops, Object att)
            throws ClosedChannelException;

发现这是一个抽象方法，进入实现方法：在进入实现方法之前，我先给出ServerSocketServer的类继承图：  
![这里写图片描述][20161206103622841]  
所以我们可以知道AbstractSelectableChannel是继承自SelectableChannel类的，并且在AbstractSelectableChannel中实现了register(Selector sel, int ops, Object att)方法。源码如下：

public final SelectionKey register(Selector sel, int ops,                            Object att)throws ClosedChannelException
    {
        synchronized (regLock) {
            if (!isOpen())
                throw new ClosedChannelException();
            if ((ops & ~validOps()) != 0)
                throw new IllegalArgumentException();
            if (blocking)
                throw new IllegalBlockingModeException();
            SelectionKey k = findKey(sel);
            if (k != null) {
                k.interestOps(ops);
                k.attach(att);
            }
            if (k == null) {
                // New registration
                synchronized (keyLock) {
                    if (!isOpen())
                        throw new ClosedChannelException();
                    k = ((AbstractSelector)sel).register(this, ops, att);
                    addKey(k);
                }
            }
            return k;
        }
    }

首先还是看JavaDoc，看这个函数主要是干嘛的：该方法实现体内部就是一个同步代码段。  
JavaDoc：向给定的选择器注册此通道，返回一个选择键。

if (!isOpen())
        throw new ClosedChannelException();
    if ((ops & ~validOps()) != 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    if (blocking)
        throw new IllegalBlockingModeException();

从上面的代码可知：该方法首先判断该通道是否是打开的，以及给定的初始相关操作集是否有效。此外该通道也必须设置成非阻塞的通道。如果不满要求均会抛出异常。  
再看后面的代码：

SelectionKey k = findKey(sel);
    if (k != null) {
        k.interestOps(ops);
        k.attach(att);
    }

首先分析findKey(sel);这个方法,传入selector参数。这是个类私有的方法，源码如下：

private SelectionKey findKey(Selector sel) {
        synchronized (keyLock) {
          if (keys == null)
              return null;
          for (int i = 0; i < keys.length; i++)
              if ((keys[i] != null) && (keys[i].selector() == sel))
                  return keys[i];
          return null;
        }
    }

该方法传参当前的selector。函数中用到了一个十分重要的变量keys，我们先看看这个变量的定义：  
`private SelectionKey[] keys = null;`  
源码中国给的注释是：这个变量保存的是已经注册在某个selector中的通道的selectionKey，如果某个通道被closed了，那么相应的key也必须被注销。这个属性被keyLock这个对象锁保护。

这个函数内部首先判断keys是否为空，如果为空，说明当前通道肯定是没有被注册的，所以返回null.如果keys非空，就遍历keys，获取每个selectionKey所注册的selector的selector，如果和给定的selector相同，就说明此通道已经注册在该selector上了，

if (k != null) {
        k.interestOps(ops);
        k.attach(att);
    }

这段代码说明该通道已经注册在了该selector上了，在将其相关操作集设置为给定值后，返回表示该注册的选择键。

if (k == null) {
        // New registration
        synchronized (keyLock) {
            if (!isOpen())
                throw new ClosedChannelException();
            k = ((AbstractSelector)sel).register(this, ops, att);
            addKey(k);
        }
        }
    return k;

这里的判断当k为空时，说明该通道没有注册在该selector上，所以我们需要执行注册操作。在保持适当锁定的同时调用选择器的 register 方法。返回前将得到的键添加到此通道的键集中。这里注册又调用的函数是：

k = ((AbstractSelector)sel).register(this, ops, att);
    addKey(k);

这两行代码注册当前通道channel到selector中，并且获得相应的SelectionKey，然后将SelectionKey添加到SelectionKey\[\] keys数组中。  
上面的`k = ((AbstractSelector)sel).register(this, ops, att);`  
调用的实际上是SelectorImpl的register()函数。这个SelectorImpl是AbstractSelector的子类。我们看一下这个SelectorImpl.register()的实现;

protected final SelectionKey register(AbstractSelectableChannel var1, int var2, Object var3) {
        if(!(var1 instanceof SelChImpl)) {
            throw new IllegalSelectorException();
        } else {
            SelectionKeyImpl var4 = new SelectionKeyImpl((SelChImpl)var1, this);
            var4.attach(var3);
            Set var5 = this.publicKeys;
            synchronized(this.publicKeys) {
                this.implRegister(var4);
            }
    
            var4.interestOps(var2);
            return var4;
        }
    }

这里的var1就是一个channel，var2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。var3是一个附加对象。  
这里核心的就是做了两件事：1.把var1也就是当前channel强转成SelectionKeyImpl，也就是var4；2.调用 this.implRegister(var4);实现注册。

继续往下面分析，implRegister()是一个abstract方法，有两个实现类，  
![这里写图片描述][20161206143104698]  
由于我是在Mac下，所以选择的是KQueueSelectorImpl这个类里面的实现：**这里就是register最核心的实现地方：**

protected void implRegister(SelectionKeyImpl var1) {
        if(this.closed) {
            throw new ClosedSelectorException();
        } else {
            //1. 获取当前通道的文件描述符var2
            int var2 = IOUtil.fdVal(var1.channel.getFD());
            //2. 将文件描述符和对应的SelectionKey添加到fdMap里面
            this.fdMap.put(Integer.valueOf(var2), new KQueueSelectorImpl.MapEntry(var1));
            ++this.totalChannels;
            //把selectionKey也添加到keys中。
            this.keys.add(var1);
        }
    }

这里var1是当前channel的selectionKey。这里面最重要的变量也就是：  
fdMap这个变量和keys变量。  
这里我怀疑，当我们执行select()函数的时候，可能就是遍历里面的内容。当然仅仅是怀疑，具体的还要分析select()函数的源码。

[20161206103622841]: /images/20220714/0d3d342efec34ae4900ccdaace7d3661.png
[20161206143104698]: /images/20220714/8bc964959a4e4c1dab6b2d362ffcceaf.png