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【Java.NIO】Selector，及SelectionKey

轉自：https://blog.csdn.net/robinjwong/article/details/41792623

     
  1.  java.nio.channels       
    2.       
  2.  public abstract class Selector extends Object implements Closeable       
    3.

Selector(選擇器)是Java NIO中能夠檢測一到多個NIO通道，并能夠知曉通道是否為諸如讀寫事件做好準備的元件。這樣，一個單獨的線程可以管理多個channel，進而管理多個網絡連接配接。

NIO的通訊過程：

【Java.NIO】Selector，及SelectionKey

使用Selector

僅用單個線程來處理多個Channels的好處是，隻需要更少的新城來處理通道。事實上，可以隻用一個線程處理所有的通道。

Selector的建立

通過調用Selector.open()方法建立一個Selector，

Selector selector = Selector.open();
  • isOpen() —— 判斷Selector是否處于打開狀态。Selector對象建立後就處于打開狀态了
  • close() —— 當調用了Selector對象的close()方法，就進入關閉狀态.。用完Selector後調用其close()方法會關閉該Selector，且使注冊到該Selector上的所有SelectionKey執行個體無效。通道本身并不會關閉

向Selector注冊通道

為了将Channel和Selector配合使用，必須将channel注冊到selector上。

通過SelectableChannel。register()方法來實作。

     
  1.  channel.configureBlocking(false);       
    2.       
  2.  SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);       
    3.

與Selector一起使用時，Channel必須處于非阻塞模式下。

這意味着FIleChannel與Selector不能一起使用。

注意register()方法的第二個參數，這是一個”interest集合“，意思是在通過Selector監聽Channel時對什麼事件感興趣。

可以監聽四種不同類型的事件：

  • Connect
  • Accept
  • Read
  • Write

通道觸發了一個事件意思是該事件已經就緒。是以，某個channel成功連接配接到另一個伺服器稱為”連接配接就緒“。一個server socket channel準備号接收新進入的連接配接稱為”接收就緒“。一個有資料可讀的通道可以說是”讀就緒“。等代寫資料的通道可以說是”寫就緒“。

這四種事件用SelectionKey的四個常量來表示：

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

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

隻要ServerSocketChannel及SocketChannel向Selector注冊了特定的事件，Selector就會監控這些事件是否發生。

SelectableChannel的register()方法傳回一個SelectionKey對象，該對象是用于跟蹤這些被注冊事件的句柄。

一個Selector對象會包含3種類型的SelectionKey集合：

  • all-keys集合 —— 目前所有向Selector注冊的SelectionKey的集合，Selector的keys()方法傳回該集合
  • selected-keys集合 —— 相關事件已經被Selector捕獲的SelectionKey的集合，Selector的selectedKeys()方法傳回該集合
  • cancelled-keys集合 —— 已經被取消的SelectionKey的集合，Selector沒有提供通路這種集合的方法

當register()方法執行時，建立一個SelectioKey，并把它加入Selector的all-keys集合中。

如果關閉了與SelectionKey對象關聯的Channel對象，或者調用了SelectionKey對象的cancel方法，這個SelectionKey對象就會被加入到cancelled-keys集合中，表示這個SelectionKey對象已經被取消。

在執行Selector的select()方法時，如果與SelectionKey相關的事件發生了，這個SelectionKey就被加入到selected-keys集合中，程式直接調用selected-keys集合的remove()犯法，或者調用它的iterator的remove()方法，都可以從selected-keys集合中删除一個SelectionKey對象。

SelectionKey

表示SelectableChannel 在 Selector 中的注冊的标記/句柄。

register()方法傳回一個SelectinKey對象，這個對象包含一些你感興趣的屬性：

  • interest集合
  • ready集合
  • Channel
  • Selector
  • 附加的對象

通過調用某個SelectionKey的cancel()方法，關閉其通道，或者通過關閉其選擇器來取消該Key之前，它一直保持有效。

取消某個Key之後不會立即從Selector中移除它，相反，會将該Key添加到Selector的已取消key set，以便在下一次進行選擇操作的時候移除它。

  • interest集合 —— 感興趣的事件集合，可以通過SelectionKey讀寫interest集合， 
     
  1.  int interestSet = selectionKey.interestOps();       
    2.       
  2.  boolean isInterestedInAccept = (interestSet & Selection.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT;       
    3.       
  3.  boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectioKey.OP_CONNECT;       
    4.       
  4.  boolean isInterestedInRead = interestSet & SelectionKey.OP_READ;       
    5.       
  5.  boolean isInterestedInWrite = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;       
    6.
  • ready集合 —— 是通道已經準備就緒的操作的集合，在一個選擇後，你會是首先通路這個ready set， 
int readySet = selectionKey.readyOps();
可以向檢測interet集合那樣的方法，來檢測channel中什麼事件或操作已經就緒，也可以使用一下四個方法， 
     
  1.  selectionKey.isAcceptable();       
    2.       
  2.  selectionKey.isConnectable();       
    3.       
  3.  selectionKey.isReadable();       
    4.       
  4.  selectionKey.isWritable();       
    5.
  • 從SelectionKey方位Channel和Selector： 
     
  1.  Channel channel = selectionKey.channel();       
    2.       
  2.  Selector selector = selectionKey.selector();       
    3.
  • 附加的對象 —— 可以将一個對象或者更多的資訊附着到SelectionKey上，這樣就能友善的識别某個給定的通道。例如，可以附加與通道一起使用的Buffer，或是包含聚集資料的某個對象， 
     
  1.  selectionKey.attach(theObject);       
    2.       
  2.  Object attachedObj = selectionKey.attachment();       
    3.

通過Selector選擇就緒的通道

一旦向Selector注冊了一個或多個通道，就可以調用幾個重載的select()方法。

這些方法傳回你所感興趣的事件（連接配接，接受，讀或寫）已經準備就緒的那些通道。換句話說，如果你對”讀就緒“的通道感興趣，select()方法會傳回讀事件已經就緒的那些通道。

  • select() —— 阻塞到至少有一個通道在你注冊的事件上就緒了
  • select(long timeout) —— 和select()一樣，除了最長會阻塞timeout毫秒
  • selectNow() —— 不會阻塞，不管什麼通道就緒都立刻傳回；此方法執行非阻塞的選擇操作，如果自從上一次選擇操作後，沒有通道變成可選擇的，則此方法直接傳回0
  • select()方法傳回的Int值表示多少通道就緒。

一旦調用了select()方法，并且傳回值表明有一個或更多個通道就緒了，然後可以通過調用selector的selectorKeys()方法，通路”已選擇鍵集“中的就緒通道，

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

可以周遊這個已選擇的集合來通路就緒的通道：

     
  1.  Set selectedKeys = selector.selectedKeys();       
    2.       
  2.  Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();       
    3.       
  3.  while(keyIterator.hasNext()){       
    4.       
  4.  SelectionKey key = keyIterator.next();       
    5.       
  5.  if (key.isAcceptable()){      // a connection was accepted by a ServerSocketChannel       
    6.           
  6.  }else       
    7.       
  7.  if (key.isConnectable()){     // a connection was eatablished with a remote server       
    8.           
  8.  }else       
    9.       
  9.  if (key.isReadable()){        // a channel is ready for reading       
    10.           
  10.  }else       
    11.       
  11.  if (key.isWritable()){        // a channel is ready for writing       
    12.           
  12.  }       
    13.           
  13.  keyIterator.remove();       
    14.       
  14.  }       
    15.

這個循環周遊已選擇集中的每個鍵，并檢測各個鍵所對象的通道的就緒事件。

注意每次疊代末尾的remove()調用，Selector不會自己從已選擇集中移除SelectioKey執行個體，必須在處理完通道時自己移除。

Selector的wakeUp()方法

某個線程調用select()方法後阻塞了，即使沒有通道已經就緒，也有辦法讓其從select()方法傳回。隻要讓其他線程在第一個線程調用select()方法的那個對象上調用Selector.wakeup()方法即可。阻塞在select()方法上的線程會立馬傳回。

一個示例

打開一個Selector，注冊一個通道注冊到這個Selector上，然後持續監控這個Selector的四中事件是否就緒：

     
  1.  Selector selector = Selector.open();       
    2.       
  2.  channel.configureBlocking(false);       
    3.       
  3.  SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);       
    4.       
  4.  while(true) {       
    5.       
  5.  int readyChannels = selector.select();       
    6.       
  6.  if(readyChannels == 0) continue;       
    7.           
  7.  Set selectedKeys = selector.selectedKeys();       
    8.       
  8.  Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();       
    9.           
  9.  while(keyIterator.hasNext()) {       
    10.       
  10.  SelectionKey key = keyIterator.next();       
    11.           
  11.  if(key.isAcceptable()) {       
    12.       
  12.  // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.       
    13.       
  13.  } else if (key.isConnectable()) {       
    14.       
  14.  // a connection was established with a remote server.       
    15.       
  15.  } else if (key.isReadable()) {       
    16.       
  16.  // a channel is ready for reading       
    17.       
  17.  } else if (key.isWritable()) {       
    18.       
  18.  // a channel is ready for writing       
    19.       
  19.  }       
    20.           
  20.  keyIterator.remove();       
    21.       
  21.  }       
    22.       
  22.  }       
    23.
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