Java NIO学习8(Selector）

这个很多不是我写的  ， 看 java Nio 吧 那本书上关于 selector讲的实在是太好了！！！

连网和异步 I/O

概述
连网是学习异步 I/O 的很好基础，而异步 I/O 对于在 Java 语言中执行任何输入/输出过程的人来说，无疑都是必须具备的知识。NIO 中的连网与 NIO 中的其他任何操作没有什么不同 ― 它依赖通道和缓冲区，而您通常使用InputStream 和 OutputStream 来获得通道。

异步 I/O
异步 I/O 是一种 没有阻塞地读写数据的方法。通常，在代码进行 read() 调用时，代码会阻塞直至有可供读取的数据。同样， write() 调用将会阻塞直至数据能够写入。
另一方面，异步 I/O 调用不会阻塞。相反，您将注册对特定 I/O 事件的兴趣 ― 可读的数据的到达、新的套接字连接，等等，而在发生这样的事件时，系统将会告诉您。

异步 I/O 的一个优势在于，它允许您同时根据大量的输入和输出执行 I/O。同步程序常常要求助于轮询，或者创建许许多多的线程以处理大量的连接。使用异步 I/O，您可以监听任何数量的通道上的事件，不用轮询，也不用额外的线程。

Java NIO是在jdk1.4开始使用的，它既可以说成“新I/O”，也可以说成非阻塞式I/O。下面是java NIO的工作原理：
　　由一个专门的线程来处理所有的 IO 事件，并负责分发
　　事件驱动机制：事件到的时候触发，而不是同步的去监视事件。
　　线程通讯：线程之间通过 wait,notify 等方式通讯。保证每次上下文切换都是有意义的。减少无谓的线程切换。

Java NIO的服务端只需启动一个专门的线程来处理所有的 IO 事件，这种通信模型是怎么实现的呢？呵呵，我们一起来探究它的奥秘吧。java NIO采用了双向通道(channel)进行数据传输，而不是单向的流(stream)，在通道上可以注册我们感兴趣的事件。一共有以下四种事件：
　　事件名对应值
　　服务端接收客户端连接事件SelectionKey.OP_ACCEPT(16)
　　客户端连接服务端事件SelectionKey.OP_CONNECT(8)
　　读事件SelectionKey.OP_READ(1
　　写事件SelectionKey.OP_WRITE(4)

　　服务端和客户端各自维护一个管理通道的对象，我们称之为selector，该对象能检测一个或多个通道 (channel) 上的事件。我们以服务端为例，如果服务端的selector上注册了读事件，某时刻客户端给服务端发送了一些数据，阻塞I/O这时会调用read()方法阻塞地读取数据，而NIO的服务端会在selector中添加一个读事件。服务端的处理线程会轮询地访问selector，如果访问selector时发现有感兴趣的事件到达，则处理这些事件，如果没有感兴趣的事件到达，则处理线程会一直阻塞直到感兴趣的事件到达为止。

NIOServer。java

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();
	}
}

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();
	}
}