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Java NIO係列教程（六） Selector

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為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。

下麵是本文所涉及到的主題列表：

1. 為什麼使用Selector?
2. Selector的創建
3. 向Selector注冊通道
4. SelectionKey
5. 通過Selector選擇通道
6. wakeUp()
7. close()
8. 完整的示例

為什麼使用Selector?

僅用單個線程來處理多個Channels的好處是，隻需要更少的線程來處理通道。事實上，可以隻用一個線程處理所有的通道。對於操作係統來說，線程之間上下文切換的開銷很大，而且每個線程都要占用係統的一些資源（如內存）。因此，使用的線程越少越好。

但是，需要記住，現代的操作係統和CPU在多任務方麵表現的越來越好，所以多線程的開銷隨著時間的推移，變得越來越小了。實際上，如果一個CPU有 多個內核，不使用多任務可能是在浪費CPU能力。不管怎麼說，關於那種設計的討論應該放在另一篇不同的文章中。在這裏，隻要知道使用Selector能夠 處理多個通道就足夠了。

下麵是單線程使用一個Selector處理3個channel的示例圖：

Selector的創建

通過調用Selector.open()方法創建一個Selector，如下：

向Selector注冊通道

為了將Channel和Selector配合使用，必須將channel注冊到selector上。通過SelectableChannel.register()方法來實現，如下：

與Selector一起使用時，Channel必須處於非阻塞模式下。這意味著不能將FileChannel與Selector一起使用，因為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：

1. Connect
2. Accept
3. Read
4. 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為“連接就緒”。一個server socket channel準備好接收新進入的連接稱為“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”。

這四種事件用SelectionKey的四個常量來表示：

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

如果你對不止一種事件感興趣，那麼可以用“位或”操作符將常量連接起來，如下：

在下麵還會繼續提到interest集合。

SelectionKey

在上一小節中，當向Selector注冊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
• Selector
• 附加的對象（可選）

下麵我會描述這些屬性。

interest集合

就像向Selector注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：

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。

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：

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：

Channel + Selector

從SelectionKey訪問Channel和Selector很簡單。如下：

附加的對象

可以將一個對象或者更多信息附著到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：

還可以在用register()方法向Selector注冊Channel的時候附加對象。如：

通過Selector選擇通道

一旦向Selector注冊了一或多個通道，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。

下麵是select()方法：

• int select()
• int select(long timeout)
• int selectNow()

select()阻塞到至少有一個通道在你注冊的事件上就緒了。

select(long timeout)和select()一樣，除了最長會阻塞timeout毫秒(參數)。

selectNow()不會阻塞，不管什麼通道就緒都立刻返回（譯者注：此方法執行非阻塞的選擇操作。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，因為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，隻有一個通道就緒了。

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：

當像Selector注冊Channel時，Channel.register()方法會返回一個SelectionKey 對象。這個對象代表了注冊到該Selector的通道。可以通過SelectionKey的selectedKeySet()方法訪問這些對象。

可以遍曆這個已選擇的鍵集合來訪問就緒的通道。如下：

這個循環遍曆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。

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。隻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）”。

close()

用完Selector後調用其close()方法會關閉該Selector，且使注冊到該Selector上的所有SelectionKey實例無效。通道本身並不會關閉。

完整的示例

這裏有一個完整的示例，打開一個Selector，注冊一個通道注冊到這個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。

文章轉自 並發編程網-ifeve.com

最後更新：2017-05-22 17:01:29

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