Java NIO之Selector的使用
Java NIO之Selector的使用
最近在学习java NIO，发现java nio selector 相对 channel ,buffer 这两个概念是比较难理解的 ,把学习理解的东西以文字的东西记录下来，就像从内存落地到硬盘，把内存中内容换成该知识点的索引。
在介绍Selector之前先明确以下2个问题：
selector的作用是什么？
- 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。
selector如何做到网络通信的？（selector 操作的过程 ）
- 首先创建Selector
Selector selector = Selector.open();
- 向selector注册channel,和感兴趣的事件
channel.configureBlocking(false); /** * 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。 */ SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);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
//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 = key.interestOps(); int isInterestedInAccept = interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT; int isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT; int isInterestedInRead = interestSet & SelectionKey.OP_READ; int 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。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 = key.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： boolean acceptable = key.isAcceptable(); boolean connectable = key.isConnectable(); boolean readable = key.isReadable(); boolean writable = key.isWritable();Channel+Selector
//Channel + Selector // 从SelectionKey访问Channel和Selector很简单。如下： java.nio.channels.Channel channel = key.channel(); Selector selector = key.selector();附加的对象(可选)
//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： key.attach(new Object()); Object attachedObj = key.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);
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。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。
下面是代码示例：
NIOServer.java
package com.ghq.nio;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class NIOServer {
//通道管理器
private Selector selector;
AtomicInteger ai;
/**
* 获得一个ServerSocket通道，并对该通道做一些初始化的工作
* @param port 绑定的端口号
* @throws IOException
*/
public void initServer(int port) throws IOException {
// 获得一个ServerSocket通道
ServerSocketChannel channel = ServerSocketChannel.open();
// 设置通道为非阻塞
channel.configureBlocking(false);
// 将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口
channel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
// 获得一个通道管理器
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，
//当该事件到达时，selector.select()会返回，如果该事件没到达selector.select()会一直阻塞。
/**
* 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。
*/
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
}
/**
* 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
*/
public void listen() throws IOException {
System.out.println("服务端启动成功！");
// 轮询访问selector
while(true){
//当注册的事件到达时，方法返回；否则,该方法会一直阻塞
selector.select();
// 获得selector中选中的项的迭代器，选中的项为注册的事件
Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
while (ite.hasNext()) {
SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
// 删除已选的key,以防重复处理
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);
//在这里可以给客户端发送信息哦
channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向客户端发送了一条信息").getBytes()));
//在和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 的事件
* @param key
* @throws IOException
*/
public void read(SelectionKey key) throws IOException{
// 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
// 创建读取的缓冲区
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
channel.read(buffer);
byte[] data = buffer.array();
String msg = new String(data).trim();
System.out.println("服务端收到信息："+msg);
ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端
}
/**
* 启动服务端测试
* @throws IOException
*/
public static void main(String[] args) throws IOException {
NIOServer server = new NIOServer();
server.initServer(8000);
server.listen();
}
}
NIOClient.java
package com.ghq.nio;
//import jdk.internal.misc.Unsafe;
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;
//private Unsafe unsafe;
/**
* 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
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public void listen() throws IOException {
// 轮询访问selector
while (true) {
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("向服务端发送了一条信息").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);
}
}
}
}
/**
* 处理读取服务端发来的信息 的事件
* @param key
* @throws IOException
*/
public void read(SelectionKey key) throws IOException {
// 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
// 创建读取的缓冲区
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
channel.read(buffer);
byte[] data = buffer.array();
String msg = new String(data).trim();
System.out.println("服务端收到信息："+msg);
ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端
}
/**
* 启动客户端测试
* @throws IOException
*/
public static void main(String[] args) throws IOException {
NIOClient client = new NIOClient();
client.initClient("localhost",8000);
client.listen();
}
}