NIO(三)—— Selector选择器

Selector 选择器

众所周知,线程之间上下文切换带来的开销是巨大的,所以NIO通过一个线程控制多个Channel来达到高性能的目的。
所以Netty的Worker线程默认开启CPU核数的两倍,就可以处理上千的并发,比起使用BIO下的Tomcat要更加的高性能

Selector使用

Selector selector = Selector.open(); // 创建选择器
channel.configureBlocking(false); // 将管道设置为非阻塞(必须设置为非阻塞)
SelectionKey key = channel.register(selector, Selectionkey.OP_READ); // 注册管道,并监听READ事件

由于Selector必须要让Channel为非阻塞,所以FileChannel是无法使用Selector的

channel.register(selector, Selectionkey.OP_READ);注册时要注明监听的事件
可监听的事件如下

  1. SelectionKey.OP_CONNECT某个channel成功连接到另一个服务器称为“连接就绪”
  2. SelectionKey.OP_ACCEPT一个server socket channel准备好接收新进入的连接称为“接收就绪”。
  3. SelectionKey.OP_READ一个有数据可读的通道可以说是“读就绪”。
  4. SelectionKey.OP_WRITE等待写数据的通道可以说是“写就绪”。

当想要监听多个事件时,通过|位或运算符来连接事件

int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

SelectionKey

注册后会返回一个SelectionKey,对象包含如下的属性

interest集合

表示感兴趣的集合,即为注册时监听的集合

int interestSet = selectionKey.interestOps(); // 获取

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();

Channel + Selector

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

附加的对象

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);

Selector选择通道

三个重载方法来选择返回监听事件已经准备就绪的通道

int select(); //阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了
int select(long timeout)//select()一样,除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)
int selectNow()//不会阻塞,不管什么通道就绪都立刻返回。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。

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。

完整示例

Selector selector = Selector.open(); // 开启选择器
channel.configureBlocking(false); //设定管道为非阻塞
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); // 注册选择器到管道并监听READ事件
while(true) {
  int readyChannels = selector.select(); // 选择一个读就绪的channel
  if(readyChannels == 0) continue; // 如果没有,则继续循环
  Set selectedKeys = selector.selectedKeys(); // 否则获取已选择键集
  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();
  }
}

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