NIO 之 Selector实现原理
相关文章
概述
Selector允许单线程处理多个 Channel。如果你的应用打开了多个连接（通道），但每个连接的流量都很低，使用Selector就会很方便。例如，在一个聊天服务器中。
这是在一个单线程中使用一个Selector处理3个Channel的图示：
selector与channel关系
要使用Selector，得向Selector注册Channel，然后调用它的select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就可以处理这些事件，事件的例子有如新连接进来，数据接收等。
Selector 作用
仅用单个线程来处理多个Channels的好处是，只需要更少的线程来处理通道。事实上，可以只用一个线程处理所有的通道。对于操作系统来说，线程之间上下文切换的开销很大，而且每个线程都要占用系统的一些资源（如内存）。因此，使用的线程越少越好。
Selector能够在单个线程中处理多个通道，这样可以减少多个线程造成上下文切换问题。
Selector 源码分析
public abstract class Selector implements Closeable {
protected Selector() { }
public static Selector open() throws IOException {
return SelectorProvider.provider().openSelector();
}
public abstract boolean isOpen();
public abstract SelectorProvider provider();
public abstract Set<SelectionKey> keys();
public abstract Set<SelectionKey> selectedKeys();
public abstract int selectNow() throws IOException;
public abstract int select(long timeout) throws IOException;
public abstract int select() throws IOException;
public abstract Selector wakeup();
public abstract void close() throws IOException;Selector 是个抽象类，提供一个静态的方法获取Selector子类SelectorImpl的实例。
下面分析Selector的几个方法
register 方法
该方法是在 Channel的register方法中调用的。具体详见NIO 之 Channel实现原理
register 方法
- 通过channel和selector构造一个SelectionKey的实例。
- SelectionKey 注册感兴趣的事件
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
select 方法
不同的 Channel 注册到 Selector 后，就可以随时查询 Selector ，找出哪些 Channel 已经准备好可以进行处理。Channel 可能准备好上面注册到 Selector 感兴趣事件中的一个或多个。
- select() 获取就绪的 Channel，阻塞方法，没有就绪的 Channel 就一直阻塞该线程。
public int select() throws IOException {
return select(0);
}- select(long timeout) 获取就绪的 Channel， 阻塞方法，阻塞 timeout 时间，如果超时还没有就绪的 Channel，返回0，不做任何操作。
public int select(long timeout)
throws IOException
{
if (timeout < 0)
throw new IllegalArgumentException("Negative timeout");
return lockAndDoSelect((timeout == 0) ? -1 : timeout);
}- selectNow() 获取就绪的 Channel，如果没有就绪的就直接返回，不阻塞当前线程。
public int selectNow() throws IOException {
return lockAndDoSelect(0);
}上面三个 select方法底层都是调用 lockAndDoSelect 方法。 lockAndDoSelect方法的参数值 说明： -1 : 一直阻塞，直到有就绪的 Channel 可处理 0 : 不阻塞 0: 表示阻塞多长时间
keys 方法
获取所有注册到 Selector 上的 SelectionKey
public Set<SelectionKey> keys() {
if (!isOpen() && !Util.atBugLevel("1.4")) throw new ClosedSelectorException();
return publicKeys;
}selectedKeys 方法
获取所有注册到 Selector 上就绪 Channel 的 SelectionKey 信息。
public Set<SelectionKey> selectedKeys() {
if (!isOpen() && !Util.atBugLevel("1.4")) throw new ClosedSelectorException();
return publicSelectedKeys;
}SelectionKey 解析
SelectionKey 类结构如下：
public abstract class SelectionKey {
protected SelectionKey() { }
public static final int OP_READ = 1 << 0;
public static final int OP_WRITE = 1 << 2;
public static final int OP_CONNECT = 1 << 3;
public static final int OP_ACCEPT = 1 << 4;
//附件信息
private volatile Object attachment = null;
....
}- public abstract SelectableChannel channel() 获取channel对象
- public abstract Selector selector() 获取seletor对象
- public abstract void cancel() 从 Selector 中取消注册该Channel
- public abstract int interestOps() 获取该chennel 注册到 selector 上的事件
- public abstract SelectionKey interestOps(int ops) 修改注册到 selector 上的事件
- public abstract int readyOps() 是否读就绪
读就绪不等于可读，如果没有注册读事件是不能读的。
- public final boolean isReadable() 判断是否可读
- public final boolean isWritable() 是否可写
- public final boolean isConnectable() 是否已经连接
- public final Object attach(Object ob) 添加附件信息
- public final Object attachment() 获取附件信息