深入了解java NIO之Selector（选择器）

这一节我们将探索选择器(selectors)。选择器提供选择执行已经就绪的任务的能力，这使得多元 I/O 成为可能。就像在第一章中描述的那样，就绪选择和多元执行使得单线程能够有效率地同时管理多个 I/O 通道(channels)。C/C++代码的工具箱中，许多年前就已经有 select()和 poll()这两个POSIX（可移植性操作系统接口）系统调用可供使用了。许过操作系统也提供相似的功能，但对Java 程序员来说，就绪选择功能直到 JDK 1.4 才成为可行的方案。

下面我们来使用选择器：

通过 Selector.open()方法, 我们可以创建一个选择器:

Selector selector = Selector.open();

将 Channel 注册到选择器中：

channel.configureBlocking(false);

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

注意, 如果一个 Channel 要注册到 Selector 中, 那么这个 Channel 必须是非阻塞的, 即channel.configureBlocking(false);因为 Channel 必须要是非阻塞的, 因此 FileChannel 不能够使用选择器, 因为 FileChannel 都是阻塞的.

注意到, 在使用 Channel.register()方法时, 第二个参数指定了我们对 Channel 的什么类型的事件感兴趣, 这些事件有:

• Connect, 即连接事件(TCP 连接), 对应于SelectionKey.OP_CONNECT
• Accept, 即确认事件, 对应于SelectionKey.OP_ACCEPT
• Read, 即读事件, 对应于SelectionKey.OP_READ, 表示 buffer 可读.
• Write, 即写事件, 对应于SelectionKey.OP_WRITE, 表示 buffer 可写.
  

一个 Channel发出一个事件也可以称为 对于某个事件, Channel 准备好了. 因此一个 Channel 成功连接到了另一个服务器也可以被称为 connect ready.

我们可以使用或运算|来组合多个事件, 例如:

int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

注意, 一个 Channel 仅仅可以被注册到一个 Selector 一次, 如果将 Channel 注册到 Selector 多次, 那么其实就是相当于更新 SelectionKey 的 interest set. 例如:

channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);

上面的 channel 注册到同一个 Selector 两次了, 那么第二次的注册其实就是相当于更新这个 Channel 的 interest set 为 SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE.

但是Java NIO的selector允许一个单一线程监听多个channel输入。我们可以注册多个channel到selector上，然后然后用一个线程来挑出一个处于可读或者可写状态的channel。selector机制使得单线程管理多个channel变得容易。

下面我们写一个完整的例子，看一下Selector的用法：

//创建选择器
Selector selector = Selector.open();
channel.configureBlocking(false);
//注册通道
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
while(true) {
  //查看selector中的key是否准备好
  int readyChannels = selector.select();
  //小于0超时，等于0没准备好，大于0已经准备完毕
  if(readyChannels == 0) continue;
  //获取选择器中的key
  Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
  Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();
  while(keyIterator.hasNext()) {
    SelectionKey key = keyIterator.next();
    //遍历已选择键集中的每个键，并检测各个键所对应的通道的就绪事件
    if(key.isAcceptable()) {
      // 连接已经被ServerSocketChannel所接受
    } else if (key.isConnectable()) {
      // 连接已经被远程终止.
    } else if (key.isReadable()) {
      // 通道已经准备好读数据
    } else if (key.isWritable()) {
      // 通道已经准备好写数据
    }
    keyIterator.remove();
  }
}

选择器的使用还有很多的细节，我们应该多查看api文档了解各个方法的用法。下一节我们做一个综合练习，总结一下NIO的使用。