Java基础之《netty(5)—NIO之Selector》

一、基本介绍

1、Java的NIO,用非阻塞的IO方式,可以用一个线程,处理多个的客户端连接,就会使用到Selector(选择器)。

2、Selector能够检测多个注册的通道上是否有事件发生(注意:多个Channel以事件的方式可以注册到同一个Selector),如果有事件发生,便获取事件然后针对每个事件进行相应的处理。这样就可以只用一个单线程去管理多个通道,也就是管理多个连接和请求。
Java基础之《netty(5)—NIO之Selector》_第1张图片

3、只有在连接(Channel)真正有读写事件发生时,才会进行读写,就大大地减少了系统开销,并且不必为每个连接都创建一个线程,不用去维护多个线程。

4、避免了多线程之间的上下文切换导致的开销。

二、NIO特点再说明

1、Netty的IO线程NioEventLoop聚合了Selector(选择器,也叫多路复用器),可以同时并发处理成百上千个客户端连接。

2、当线程从某客户端Socket通道进行读写数据时,若没有数据可用时,该线程可以进行其他任务。

3、线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其他通道上执行IO操作,所以单独的线程可以管理多个输入和输出通道。

4、由于读写操作都是非阻塞的,这就可以充分提升IO线程的运行效率,避免由于频繁IO阻塞导致的线程挂起。

5、一个IO线程可以并发处理N个客户端连接和读写操作,这从根本上解决了传统同步阻塞IO一连接一线程模型,架构的性能、弹性伸缩能力和可靠性都得到了极大的提升。

三、Selector API介绍

1、Selector类
Selector类是一个抽象类,常用方法:
public static Selector open() throws IOException:得到一个选择器对象
public abstract int select(long timeout) throws IOException:监控所有注册的通道,当其中有IO操作可以进行时,将对应的SelectionKey加入到内部集合中并返回,参数用来设置超时时间
public abstract Set selectedKeys():从内部集合中得到所有的SelectionKey

2、继承关系
Java基础之《netty(5)—NIO之Selector》_第2张图片

selectedKeys()方法遍历SelectionKey,通过SelectionKey反向得到Channel。SelectionKey就是和Channel关联的。

四、Selector注意事项

1、NIO中的ServerSocketChannel功能类似ServerSocket,SocketChannel功能类似Socket

2、selector相关方法说明
selector.select(); //阻塞
selector.select(1000); //阻塞1000毫秒,在1000毫秒后返回
selector.wakeup(); //唤醒selector
selector.selectNow(); //不阻塞,立马返回

五、NIO非阻塞网络编程原理分析图

NIO非阻塞网络编程相关的(Selector、SelectionKey、ServerSocketChannel和SocketChannel)关系
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说明:
1、当客户端连接时,会通过ServerSocketChannel得到对应的SocketChannel
2、将SocketChannel注册到Selector上,一个Selector上可以注册多个SocketChannel
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3、注册后返回一个SelectionKey,会和该Selector关联(以集合形式内联在Selector中)
4、Selector进行监听,用select()方法,返回有事件发生的通道个数
5、事件
OP_READ
OP_WRITE
OP_CONNECT
OP_ACCEPT
6、进一步得到各个SelectionKey(有事件发生的)
7、再通过SelectionKey反向获取SocketChannel
8、可以通过得到的channel,完成业务处理

六、SelectionKey API

1、SelectionKey,表示Selector和通道的注册关系
共四种:
int OP_ACCEPT:有新的网络连接可以accept,值为16(1<<4)
int OP_CONNECT:代表连接已经建立,值为8(1<<3)
int OP_READ:代表读操作,值为1(1<<0)
int OP_WRITE:代表写操作,值为4(1<<2)

2、Selector类方法
public abstract Set keys():注册的通道数量
public abstract Set selectedKeys():注册的通道,发生事件的数量

3、SelectionKey类
public abstract Selector selector():得到与之关联的Selector对象
public abstract SelectableChannel channel():得到与之关联的通道
public final Object attachment():得到与之关联的共享数据
public abstract SelectionKey interestOps(int ops):设置或改变监听事件
public final boolean isAcceptable():是否可以accept
public final boolean isReadable():是否可以读
public final boolean isWritable():是否可以写
 

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