java NIO selector全面深入理解

1、Selector（选择器）是Java NIO中能够检测一到多个NIO渠道，并能够知晓渠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。
2、selector 操作的过程
2.1 首先创建Selector

Selector selector = Selector.open();

2.2 向selector注册channel,和感兴趣的事件，

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

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。可以监听以下4中不同类型的事件：
服务端接收客户端连接事件 SelectionKey.OP_ACCEPT
客户端连接服务端事件 SelectionKey.OP_CONNECT
读事件 SelectionKey.OP_READ
写事件 SelectionKey.OP_WRITE
如果你对不止一种事件感兴趣，那么可以用“位或”操作符将常量连接起来如下：

SelectionKey key = channel.register(selector,Selectionkey.OP_READ|SelectionKey.OP_WRITE); 

当向Selector注册Channel时，registor()方法会返回一个SelectorKey对象。这个对象包含了一些你感兴趣的属性。
interest集合
ready集合
Channel
Selector
附加的对象(可选)
2.2.1 interest集合
就像向Selector注册通道一节中所描述的，interest集合是你所选择的感兴趣的事件集合。可以通过SelectionKey读写interest集合，像这样:

int interestSet = selectionKey.interestOps();
boolean isInterestedInAccept  = interestSet & 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“位与”操作interest 集合和给定的SelectionKey常量，可以确定某个确定的事件是否在interest集合中。
2.2.2 ready集合
ready 集合是通道已经准备就绪的操作的集合。在一次选择(Selection)之后，你会首先访问这个ready set。Selection将在下一小节进行解释。可以这样访问ready集合：

 int readySet = selectionKey.readyOps(); 

可以用像检测interest集合那样的方法，来检测channel中什么事件或操作已经就绪。但是，也可以使用以下四个方法，它们都会返回一个布尔类型：

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

2.2.3 Channel + Selector
从SelectionKey访问Channel和Selector很简单。如下：

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

2.2.4 附加对象
可以将一个对象或者更多信息附着到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。使用方法如下：

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

还可以在用register()方法向Selector注册Channel的时候附加对象。如：

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

2.3 通过Selector选择通道
一旦向Selector注册了一或多个通道，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（如连接、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。
下面是select()方法：（该方法是阻塞方法）
int select()
int select(long timeout)
int selectNow()
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(参数)。
selectNow()不会阻塞，不管什么通道就绪都立刻返回（译者注：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。）。
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，只有一个通道就绪了。
2.3.1 selectedKeys()
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selectedKeys()方法，访问“已选择键集（selected key set）”中的就绪通道。如下所示：

Set selectedKeys = selector.selectedKeys(); 

当像Selector注册Channel时，Channel.register()方法会返回一个SelectionKey 对象。这个对象代表了注册到该Selector的通道。可以通过SelectionKey的selectedKeySet()方法访问这些对象。
可以遍历这个已选择的键集合来访问就绪的通道。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();  
} 

这个循环遍历已选择键集中的每个键，并检测各个键所对应的通道的就绪事件。
注意每次迭代末尾的keyIterator.remove()调用。Selector不会自己从已选择键集中移除SelectionKey实例。必须在处理完通道时自己移除。下次该通道变成就绪时，Selector会再次将其放入已选择键集中。
SelectionKey.channel()方法返回的通道需要转型成你要处理的类型，如ServerSocketChannel或SocketChannel等。
wakeUp()
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。只要让其它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。如果有其它线程调用了wakeup()方法，但当前没有线程阻塞在select()方法上，下个调用select()方法的线程会立即“醒来（wake up）”。
close()
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。

总结：

1、创建Selector,
2、创建Channel，（）
3、向Selector中注册Channel,及感兴趣的事件，
4.1、等待注册的事件到达，不然就一直等待 selector.select()
4.2、获取selector中选中项的迭代器，选中的项为注册的事件 Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
4.3、针对选中的事件对感兴趣的事件进行处理。 
5、要想快速理解selector过程，结合代码来学习。

2.3.2 server端实例代码

     package com.anders.selector;  
      
    import java.io.IOException;  
    import java.net.InetSocketAddress;  
    import java.nio.ByteBuffer;  
    import java.nio.channels.SelectableChannel;  
    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;  
      
    public class NIOServer {  
        // 通道管理器  
        private Selector selector;  
      
        public void initServer(int port) throws Exception {  
            // 获得一个ServerSocket通道  
            ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();  
            // 设置通道为 非阻塞  
            serverChannel.configureBlocking(false);  
            // 将该通道对于的serverSocket绑定到port端口  
            serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));  
            // 获得一耳光通道管理器  
            this.selector = Selector.open();  
      
            // 将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册selectionKey.OP_ACCEPT事件  
            // 注册该事件后，当事件到达的时候，selector.select()会返回，  
            // 如果事件没有到达selector.select()会一直阻塞  
      
            serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);  
        }  
      
        // 采用轮训的方式监听selector上是否有需要处理的事件，如果有，进行处理  
        public void listen() throws Exception {  
            System.out.println("start server");  
            // 轮询访问selector  
            while (true) {  
                // 当注册事件到达时，方法返回，否则该方法会一直阻塞  
                selector.select();  
                // 获得selector中选中的相的迭代器，选中的相为注册的事件  
                Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();  
                while (ite.hasNext()) {  
                    SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();  
                    // 删除已选的key 以防重负处理  
                    ite.remove();  
                    // 客户端请求连接事件  
                    if (key.isAcceptable()) {  
                        ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();  
                        // 获得和客户端连接的通道  
                        SocketChannel channel = server.accept();  
                        // 设置成非阻塞  
                        channel.configureBlocking(false);  
                        // 在这里可以发送消息给客户端  
                        channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("hello client").getBytes()));  
                        // 在客户端 连接成功之后，为了可以接收到客户端的信息，需要给通道设置读的权限  
                        channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);  
                        // 获得了可读的事件  
      
                    } else if (key.isReadable()) {  
                        read(key);  
                    }  
      
                }  
            }  
        }  
      
        // 处理 读取客户端发来的信息事件  
        private void read(SelectionKey key) throws Exception {  
            // 服务器可读消息，得到事件发生的socket通道  
            SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();  
            // 穿件读取的缓冲区  
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);  
            channel.read(buffer);  
            byte[] data = buffer.array();  
            String msg = new String(data).trim();  
            System.out.println("server receive from client: " + msg);  
            ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());  
            channel.write(outBuffer);  
        }  
      
        public static void main(String[] args) throws Throwable {  
            NIOServer server = new NIOServer();  
            server.initServer(8989);  
            server.listen();  
        }  
    } 

2.3.3 client 实例代码

     package com.anders.selector;  
      
    import java.io.IOException;  
    import java.net.InetSocketAddress;  
    import java.nio.ByteBuffer;  
    import java.nio.channels.SelectionKey;  
    import java.nio.channels.Selector;  
    import java.nio.channels.SocketChannel;  
    import java.util.Iterator;  
      
    public class NIOClient {  
      
        // 通道管理器  
        private Selector selector;  
      
        /** 
         * * // 获得一个Socket通道，并对该通道做一些初始化的工作 * @param ip 连接的服务器的ip // * @param port 
         * 连接的服务器的端口号 * @throws IOException 
         */  
        public void initClient(String ip, int port) throws IOException { // 获得一个Socket通道  
            SocketChannel channel = SocketChannel.open(); // 设置通道为非阻塞  
            channel.configureBlocking(false); // 获得一个通道管理器  
            this.selector = Selector.open(); // 客户端连接服务器,其实方法执行并没有实现连接，需要在listen()方法中调  
            // 用channel.finishConnect();才能完成连接  
            channel.connect(new InetSocketAddress(ip, port));  
            // 将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_CONNECT事件。  
            channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);  
        }  
      
        /** 
         * * // 采用轮询的方式监听selector上是否有需要处理的事件，如果有，则进行处理 * @throws // IOException 
         * @throws Exception  
         */  
        @SuppressWarnings("unchecked")  
        public void listen() throws Exception { // 轮询访问selector  
            while (true) {  
                // 选择一组可以进行I/O操作的事件，放在selector中,客户端的该方法不会阻塞，  
                // 这里和服务端的方法不一样，查看api注释可以知道，当至少一个通道被选中时，  
                // selector的wakeup方法被调用，方法返回，而对于客户端来说，通道一直是被选中的  
                selector.select(); // 获得selector中选中的项的迭代器  
                Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();  
                while (ite.hasNext()) {  
                    SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next(); // 删除已选的key,以防重复处理  
                    ite.remove(); // 连接事件发生  
                    if (key.isConnectable()) {  
                        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel(); // 如果正在连接，则完成连接  
                        if (channel.isConnectionPending()) {  
                            channel.finishConnect();  
                        } // 设置成非阻塞  
                        channel.configureBlocking(false);  
                        // 在这里可以给服务端发送信息哦  
                        channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("hello server!").getBytes()));  
                        // 在和服务端连接成功之后，为了可以接收到服务端的信息，需要给通道设置读的权限。  
                        channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ); // 获得了可读的事件  
                    } else if (key.isReadable()) {  
                        read(key);  
                    }  
                }  
            }  
        }  
      
        private void read(SelectionKey key) throws Exception {  
            SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();  
            // 穿件读取的缓冲区  
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);  
            channel.read(buffer);  
            byte[] data = buffer.array();  
            String msg = new String(data).trim();  
            System.out.println("client receive msg from server:" + msg);  
            ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());  
            channel.write(outBuffer);  
      
        }  
      
        /** 
         * * // 启动客户端测试 * @throws IOException 
         * @throws Exception  
         */  
        public static void main(String[] args) throws Exception {  
            NIOClient client = new NIOClient();  
            client.initClient("localhost", 8989);  
            client.listen();  
        }  
    }