1. 概述
Selector(選擇器)是Java NIO中能夠檢測一到多個NIO通道,並能夠知曉通道是否爲諸如讀寫事件做好準備的組件。這樣,一個單獨的線程可以管理多個channel,從而管理多個網絡連接。
在I/O編程中,當需要同時處理多個客戶端接入請求的時候,可以利用多線程或者I/O多路複用技術來進行處理。I/O多路複用技術是通過I/O的阻塞複用到同一個select的阻塞上,從而使得系統在單線程的情況下可以同時處理多個客戶端請求。
2. Selector的創建
通過調用Selector.open()方法創建一個Selector,如下:
Selector selector = Selector.open();
3. 向Selector註冊通道
爲了將Channel和Selector配合使用,必須將channel註冊到selector上。通過SelectableChannel.register()方法來實現,如下:
channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector,Selectionkey.OP_READ);
與Selector一起使用時,Channel必須處於非阻塞模式下。這意味着不能將FileChannel與Selector一起使用,因爲FileChannel不能切換到非阻塞模式。而套接字通道都可以。
注意register()方法的第二個參數。這是一個“interest集合”,意思是在通過Selector監聽Channel時對什麼事件感興趣。可以監聽四種不同類型的事件:
- CONNECT: SelectionKey.OP_CONNECT
- ACCPET: SelectionKey.OP_ACCEPT
- READ: SelectionKey.OP_READ
- WRITE: SelectionKey.OP_WRITE
那麼可以用“位或”操作符將常量連接起來,如下:
int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;
通道觸發了一個事件意思是該事件已經就緒。所以,某個channel成功連接到另一個服務器稱爲“連接就緒”。一個server socket channel準備好接收新進入的連接稱爲“接收就緒”。一個有數據可讀的通道可以說是“讀就緒”。等待寫數據的通道可以說是“寫就緒”。
4. SelectionKey
在上一小節中,當向Selector註冊Channel時,register()方法會返回一個SelectionKey對象。這個對象包含了一些你感興趣的屬性:
- interest集合
- ready集合
- Channel管道
- Selector選擇器
4.1 interest集合
就像向Selector註冊通道一節中所描述的,interest集合是你所選擇的感興趣的事件集合。可以通過SelectionKey讀寫interest集合,像這樣:
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“位與”操作interest 集合和給定的SelectionKey常量,可以確定某個確定的事件是否在interest 集合中。
4.2 ready集合
ready 集合是通道已經準備就緒的操作的集合。在一次選擇(Selection)之後,你會首先訪問這個ready set。Selection將在下一小節進行解釋。可以這樣訪問ready集合:
int readySet = selectionKey.readyOps();
可以用像檢測interest集合那樣的方法,來檢測channel中什麼事件或操作已經就緒。但是,也可以使用以下四個方法,它們都會返回一個布爾類型:
selectionKey.isAcceptable();
selectionKey.isConnectable();
selectionKey.isReadable();
selectionKey.isWritable();
4.3 Channel + Selector
SelectionKey訪問Channel和Selector很簡單。如下:
Channel channel = selectionKey.channel();
Selector selector = selectionKey.selector();
4.4 附加的對象
可以將一個對象或者更多信息附着到SelectionKey上,這樣就能方便的識別某個給定的通道。例如,可以附加 與通道一起使用的Buffer,或是包含聚集數據的某個對象。使用方法如下:
selectionKey.attach(theObject);
Object attachedObj = selectionKey.attachment();
還可以在用register()方法向Selector註冊Channel的時候附加對象。如:
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject);
5.通過Selector選擇通道
一旦向Selector註冊了一或多個通道,就可以調用幾個重載的select()方法。這些方法返回你所感興趣的事件(如連接、接受、讀或寫)已經準備就緒的那些通道。換句話說,如果你對“讀就緒”的通道感興趣,select()方法會返回讀事件已經就緒的那些通道。
int select() //阻塞到至少有一個通道在你註冊的事件上就緒了。
int select(long timeout) // 和select()一樣,除了最長會阻塞timeout毫秒(參數)
int selectNow() // 不會阻塞,不管什麼通道就緒都立刻返回(如果自從前一次選擇操作後,沒有通道變成可選擇的,則此方法直接返回零)
select()方法返回的int值表示有多少通道已經就緒。亦即,自上次調用select()方法後有多少通道變成就緒狀態。如果調用select()方法,因爲有一個通道變成就緒狀態,返回了1,若再次調用select()方法,如果另一個通道就緒了,它會再次返回1。如果對第一個就緒的channel沒有做任何操作,現在就有兩個就緒的通道,但在每次select()方法調用之間,只有一個通道就緒了。
5.1 selectedKeys()
一旦調用了select()方法,並且返回值表明有一個或更多個通道就緒了,然後可以通過調用selector的selectedKeys()方法,訪問“已選擇鍵集(selected key set)”中的就緒通道。如下所示:
Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
當像Selector註冊Channel時,Channel.register()方法會返回一個SelectionKey 對象。這個對象代表了註冊到該Selector的通道。可以通過SelectionKey的selectedKeySet()方法訪問這些對象。
可以遍歷這個已選擇的鍵集合來訪問就緒的通道。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();
}
這個循環遍歷已選擇鍵集中的每個鍵,並檢測各個鍵所對應的通道的就緒事件。注意每次迭代末尾的keyIterator.remove()調用。Selector不會自己從已選擇鍵集中移除SelectionKey實例。必須在處理完通道時自己移除。下次該通道變成就緒時,Selector會再次將其放入已選擇鍵集中。SelectionKey.channel()方法返回的通道需要轉型成你要處理的類型,如ServerSocketChannel或SocketChannel等。
5.2 wakeUp()
某個線程調用select()方法後阻塞了,即使沒有通道已經就緒,也有辦法讓其從select()方法返回。只要讓其它線程在第一個線程調用select()方法的那個對象上調用Selector.wakeup()方法即可。阻塞在select()方法上的線程會立馬返回。
如果有其它線程調用了wakeup()方法,但當前沒有線程阻塞在select()方法上,下個調用select()方法的線程會立即“醒來(wake up)”。
5.3 close()
用完Selector後調用其close()方法會關閉該Selector,且使註冊到該Selector上的所有SelectionKey實例無效。通道本身並不會關閉。
6. 完整的示例
這裏有一個完整的示例,打開一個Selector,註冊一個通道註冊到這個Selector上(通道的初始化過程略去),然後持續監控這個Selector的四種事件(接受,連接,讀,寫)是否就緒。
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();
}
}