目錄
- 簡介
- Selector介紹
- 創建Selector
- 註冊Selector到Channel中
- SelectionKey
- selector 和 SelectionKey
- 總的例子
- 總結
簡介
NIO有三寶:Buffer,Channel，Selector少不了。本文將會介紹NIO三件套中的最後一套Selector，並在理解Selector的基礎上，協助小師妹發一張好人卡。我們開始吧。
Selector介紹
小師妹：F師兄，最近我的桃花有點旺，好幾個師兄莫名其妙的跟我打招呼，可是我一心向著工作，不想談論這些事情。畢竟先有事業才有家嘛。我又不好直接拒絕，有沒有什麼比較隱晦的方法來讓他們放棄這個想法？
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這個問題，我沉思了大約0.001秒，於是給出了答案：給他們發張好人卡吧，應該就不會再來糾纏你了。
小師妹：F師兄，如果給他們發完好人卡還沒有用呢？
那就只能切斷跟他們的聯繫了，來個一刀兩斷。哈哈。
這樣吧，小師妹你最近不是在學NIO嗎？剛好我們可以用Selector來模擬一下發好人卡的過程。
假如你的志偉師兄和子丹師兄想跟你建立聯繫，每個人都想跟你建立一個溝通通道，那麼你就需要創建兩個channel。
兩個channel其實還好，如果有多個人都想同時跟你建立聯繫通道，那麼要維持這些通道就需要保持連接，從而浪費了資源。
但是建立的這些連接並不是時時刻刻都有消息在傳輸，所以其實大多數時間這些建立聯繫的通道其實是浪費的。
如果使用Selector就可以只啟用一個線程來監聽通道的消息變動，這就是Selector。
從上面的圖可以看出，Selector監聽三個不同的channel，然後交給一個processor來處理，從而節約了資源。
創建Selector
先看下selector的定義：
public abstract class Selector implements Closeable
Selector是一個abstract類，並且實現了Closeable，表示Selector是可以被關閉的。
雖然Selector是一個abstract類，但是可以通過open來簡單的創建：
Selector selector = Selector.open();
如果細看open的實現可以發現一個很有趣的現象：
public static Selector open() throws IOException {
return SelectorProvider.provider().openSelector();
}
open方法調用的是SelectorProvider中的openSelector方法。
再看下provider的實現：
public SelectorProvider run() {
if (loadProviderFromProperty())
return provider;
if (loadProviderAsService())
return provider;
provider = sun.nio.ch.DefaultSelectorProvider.create();
return provider;
}
});
有三種情況可以加載一個SelectorProvider，如果系統屬性指定了java.nio.channels.spi.SelectorProvider，那麼從指定的屬性加載。
如果沒有直接指定屬性，則從ServiceLoader來加載。
最後如果都找不到的情況下，使用默認的DefaultSelectorProvider。
關於ServiceLoader的用法，我們後面會有專門的文章來講述。這裏先不做多的解釋。
註冊Selector到Channel中
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress("localhost", 9527));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
如果是在服務器端，我們需要先創建一個ServerSocketChannel，綁定Server的地址和端口，然後將Blocking設置為false。因為我們使用了Selector，它實際上是一個非阻塞的IO。
注意FileChannels是不能使用Selector的，因為它是一個阻塞型IO。
小師妹：F師兄，為啥FileChannel是阻塞型的呀？做成非阻塞型的不是更快？
小師妹，我們使用FileChannel的目的是什麼？就是為了讀文件呀，讀取文件肯定是一直讀一直讀，沒有可能讀一會這個channel再讀另外一個channel吧，因為對於每個channel自己來講，在文件沒讀取完之前，都是繁忙狀態，沒有必要在channel中切換。
最後我們將創建好的Selector註冊到channel中去。
SelectionKey
SelectionKey表示的是我們希望監聽到的事件。
總的來說，有4種Event：
- SelectionKey.OP_READ 表示服務器準備好，可以從channel中讀取數據。
- SelectionKey.OP_WRITE 表示服務器準備好，可以向channel中寫入數據。
- SelectionKey.OP_CONNECT 表示客戶端嘗試去連接服務端
- SelectionKey.OP_ACCEPT 表示服務器accept一個客戶端的請求
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;
我們可以看到上面的4個Event是用位運算來定義的，如果將這個四個event使用或運算合併起來，就得到了SelectionKey中的interestOps。
和interestOps類似，SelectionKey還有一個readyOps。
一個表示感興趣的操作，一個表示ready的操作。
最後，SelectionKey在註冊的時候，還可以attach一個Object，比如我們可以在這個對象中保存這個channel的id：
SelectionKey key = channel.register(
selector, SelectionKey.OP_ACCEPT, object);
key.attach(Object);
Object object = key.attachment();
object可以在register的時候傳入，也可以調用attach方法。
最後，我們可以通過key的attachment方法，獲得該對象。
selector 和 SelectionKey
我們通過selector.select()這個一個blocking操作，來獲取一個ready的channel。
然後我們通過調用selector.selectedKeys()來獲取到SelectionKey對象。
在SelectionKey對象中，我們通過判斷ready的event來處理相應的消息。
總的例子
接下來，我們把之前將的串聯起來，先建立一個小師妹的ChatServer：
public class ChatServer {
private static String BYE_BYE="再見";
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress("localhost", 9527));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(512);
while (true) {
selector.select();
Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> iter = selectedKeys.iterator();
while (iter.hasNext()) {
SelectionKey selectionKey = iter.next();
if (selectionKey.isAcceptable()) {
register(selector, serverSocketChannel);
}
if (selectionKey.isReadable()) {
serverResonse(byteBuffer, selectionKey);
}
iter.remove();
}
Thread.sleep(1000);
}
}
private static void serverResonse(ByteBuffer byteBuffer, SelectionKey selectionKey)
throws IOException {
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
socketChannel.read(byteBuffer);
byteBuffer.flip();
byte[] bytes= new byte[byteBuffer.limit()];
byteBuffer.get(bytes);
log.info(new String(bytes).trim());
if(new String(bytes).trim().equals(BYE_BYE)){
log.info("說再見不如不見！");
socketChannel.write(ByteBuffer.wrap("再見".getBytes()));
socketChannel.close();
}else {
socketChannel.write(ByteBuffer.wrap("你是個好人".getBytes()));
}
byteBuffer.clear();
}
private static void register(Selector selector, ServerSocketChannel serverSocketChannel)
throws IOException {
SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
}
}
上面例子有兩點需要注意，我們在循環遍歷中，當selectionKey.isAcceptable時，表示服務器收到了一個新的客戶端連接，這個時候我們需要調用register方法，再註冊一個OP_READ事件到這個新的SocketChannel中，然後繼續遍歷。
第二，我們定義了一個stop word，當收到這個stop word的時候，會直接關閉這個client channel。
再看看客戶端的代碼：
public class ChatClient {
private static SocketChannel socketChannel;
private static ByteBuffer byteBuffer;
public static void main(String[] args) throws IOException {
ChatClient chatClient = new ChatClient();
String response = chatClient.sendMessage("hello 小師妹！");
log.info("response is {}", response);
response = chatClient.sendMessage("能不能？");
log.info("response is {}", response);
chatClient.stop();
}
public void stop() throws IOException {
socketChannel.close();
byteBuffer = null;
}
public ChatClient() throws IOException {
socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("localhost", 9527));
byteBuffer = ByteBuffer.allocate(512);
}
public String sendMessage(String msg) throws IOException {
byteBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
String response = null;
socketChannel.write(byteBuffer);
byteBuffer.clear();
socketChannel.read(byteBuffer);
byteBuffer.flip();
byte[] bytes= new byte[byteBuffer.limit()];
byteBuffer.get(bytes);
response =new String(bytes).trim();
byteBuffer.clear();
return response;
}
}
客戶端代碼沒什麼特別的，需要注意的是Buffer的讀取。
最後輸出結果：
server收到： INFO com.flydean.ChatServer - hello 小師妹！
client收到: INFO com.flydean.ChatClient - response is 你是個好人
server收到： INFO com.flydean.ChatServer - 能不能？
client收到： INFO com.flydean.ChatClient - response is 再見
解釋一下整個流程：志偉跟小師妹建立了一個連接，志偉向小師妹打了一個招呼，小師妹給志偉發了一張好人卡。志偉不死心，想繼續糾纏，小師妹回復再見，然後自己關閉了通道。
總結
本文介紹了Selector和channel在發好人卡的過程中的作用。
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本文作者：flydean程序那些事
本文鏈接：http://www.flydean.com/java-io-nio-selector/
本文來源：flydean的博客
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