【Java.NIO】Selector，及SelectionKey

java.nio.channels
public abstract class Selector extends Object implements Closeable

Selector(选择器)是Java NIO中能够检测一到多个NIO通道，并能够知晓通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。

NIO的通讯过程：

使用Selector

仅用单个线程来处理多个Channels的好处是，只需要更少的新城来处理通道。事实上，可以只用一个线程处理所有的通道。

Selector的创建

通过调用Selector.open()方法创建一个Selector，

Selector selector = Selector.open();

• isOpen() —— 判断Selector是否处于打开状态。Selector对象创建后就处于打开状态了
• close() —— 当调用了Selector对象的close()方法，就进入关闭状态.。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

向Selector注册通道

为了将Channel和Selector配合使用，必须将channel注册到selector上。

通过SelectableChannel。register()方法来实现。

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

与Selector一起使用时，Channel必须处于非阻塞模式下。

这意味着FIleChannel与Selector不能一起使用。

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。

可以监听四种不同类型的事件：

• Connect
• Accept
• Read
• Write

通道触发了一个事件意思是该事件已经就绪。所以，某个channel成功连接到另一个服务器称为”连接就绪“。一个server socket channel准备号接收新进入的连接称为”接收就绪“。一个有数据可读的通道可以说是”读就绪“。等代写数据的通道可以说是”写就绪“。

这四种事件用SelectionKey的四个常量来表示：

• SelectionKey.OP_CONNECT
• SelectionKey.OP_ACCEPT
• SelectionKey.OP_READ
• SelectionKey.OP_WRITE

register()返回值 —— SelectionKey,  Selector中的SelectionKey集合

只要ServerSocketChannel及SocketChannel向Selector注册了特定的事件，Selector就会监控这些事件是否发生。

SelectableChannel的register()方法返回一个SelectionKey对象，该对象是用于跟踪这些被注册事件的句柄。

一个Selector对象会包含3种类型的SelectionKey集合：

• all-keys集合 —— 当前所有向Selector注册的SelectionKey的集合，Selector的keys()方法返回该集合
• selected-keys集合 —— 相关事件已经被Selector捕获的SelectionKey的集合，Selector的selectedKeys()方法返回该集合
• cancelled-keys集合 —— 已经被取消的SelectionKey的集合，Selector没有提供访问这种集合的方法

当register()方法执行时，新建一个SelectioKey，并把它加入Selector的all-keys集合中。

如果关闭了与SelectionKey对象关联的Channel对象，或者调用了SelectionKey对象的cancel方法，这个SelectionKey对象就会被加入到cancelled-keys集合中，表示这个SelectionKey对象已经被取消。

在执行Selector的select()方法时，如果与SelectionKey相关的事件发生了，这个SelectionKey就被加入到selected-keys集合中，程序直接调用selected-keys集合的remove()犯法，或者调用它的iterator的remove()方法，都可以从selected-keys集合中删除一个SelectionKey对象。

SelectionKey

表示SelectableChannel 在 Selector 中的注册的标记/句柄。

register()方法返回一个SelectinKey对象，这个对象包含一些你感兴趣的属性：

• interest集合
• ready集合
• Channel
• Selector
• 附加的对象

通过调用某个SelectionKey的cancel()方法，关闭其通道，或者通过关闭其选择器来取消该Key之前，它一直保持有效。

取消某个Key之后不会立即从Selector中移除它，相反，会将该Key添加到Selector的已取消key set，以便在下一次进行选择操作的时候移除它。

• interest集合 —— 感兴趣的事件集合，可以通过SelectionKey读写interest集合，

int interestSet = selectionKey.interestOps();
boolean isInterestedInAccept = (interestSet & Selection.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT;
boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectioKey.OP_CONNECT;
boolean isInterestedInRead = interestSet & SelectionKey.OP_READ;
boolean isInterestedInWrite = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;

• ready集合 —— 是通道已经准备就绪的操作的集合，在一个选择后，你会是首先访问这个ready set，

int readySet = selectionKey.readyOps();

可以向检测interet集合那样的方法，来检测channel中什么事件或操作已经就绪，也可以使用一下四个方法，

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

• 从SelectionKey方位Channel和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的信息附着到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，

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

通过Selector选择就绪的通道

一旦向Selector注册了一个或多个通道，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（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。

• 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
• 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，如果自从上一次选择操作后，没有通道变成可选择的，则此方法直接返回0
• select()方法返回的Int值表示多少通道就绪。

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selectorKeys()方法，访问”已选择键集“中的就绪通道，

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

可以遍历这个已选择的集合来访问就绪的通道：

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 eatablished 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集中的每个键，并检测各个键所对象的通道的就绪事件。

注意每次迭代末尾的remove()调用，Selector不会自己从已选择集中移除SelectioKey实例，必须在处理完通道时自己移除。

Selector的wakeUp()方法

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。只要让其他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。

一个示例

打开一个Selector，注册一个通道注册到这个Selector上，然后持续监控这个Selector的四中事件是否就绪：

Selector selector = Selector.open();
channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
while(true) {
  int readyChannels = selector.select();
  if(readyChannels == 0) continue;

  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();
  }
}