java NIO的實現(xiàn)中，有不少細節(jié)點非常有學習意義的，就好比下面的這個點：

Selector的 wakeup原理是什么？是如何實現(xiàn)的？

wakeup()

準確來說，應該是Selector的wakeup()，即Selector的喚醒，為什么要有這個喚醒操作呢？那還得從Selector的選擇方式

來說明，前文已經(jīng)總結過Selector的選擇方式有三種：select()、select(timeout)、selectNow()。

selectNow的選擇過程是非阻塞的，與wakeup沒有太大關系。

select(timeout)和select()的選擇過程是阻塞的，其他線程如果想終止這個過程，就可以調(diào)用wakeup來喚醒。

wakeup的原理

既然Selector阻塞式選擇因為找到感興趣事件ready才會返回(排除超時、中斷)，就給它構造一個感興趣事件ready的場景即可。下圖可以比較形象的形容wakeup原理：

Selector管轄的FD(文件描述符，linux即為fd，對應一個文件，windows下對應一個句柄；每個可選擇Channel在創(chuàng)建的時

候，就生成了與其對應的FD，Channel與FD的聯(lián)系見另一篇)中包含某一個FD A，

A對數(shù)據(jù)可讀事件感興趣，當往圖中漏斗端放入(寫入)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)會流進A，于是A有感興趣事件ready，最終，select得到結果而返回。

wakeup在Selector中的定義如下：

public abstract Selector wakeup();

下面結合上圖來追尋wakeup的實現(xiàn)：

linux下Selector默認實現(xiàn)為PollSelectorImpl，當內(nèi)核版本大于2.6時，實現(xiàn)為EPollSelectorImpl，僅看這兩者的wakeup方法，代碼似乎完全一樣：

public Selector wakeup() {

synchronized (interruptLock) {

if (!interruptTriggered) {

pollWrapper.interrupt();

interruptTriggered = true;

}

}

return this;

}

window下Selector的實現(xiàn)為WindowsSelectorImpl，其wakeup實現(xiàn)如下：

public Selector wakeup() {

synchronized (interruptLock) {

if (!interruptTriggered) {

setWakeupSocket();

interruptTriggered = true;

}

}

return this;

}

其中interruptTriggered為中斷已觸發(fā)標志，當pollWrapper.interrupt()之后，該標志即為true了；得益于這個標志，連續(xù)兩次wakeup，只會有一次效果。

對比上圖及上述代碼，其實pollWrapper.interrupt()及setWakeupSocket()就是圖中的往漏斗中倒水的過程，不

管windows也好，linux也好，它們wakeup的思想是完全一致的，不同的地方就在于實現(xiàn)的細節(jié)了，例如上圖中漏斗與通道的鏈接部

分，linux下是采用管道pipe來實現(xiàn)的，而windows下是采用兩個socket之間的通訊來實現(xiàn)的，它們都有這樣的特性：1)都有兩個端，一個

是read端，一個是write端，windows中兩個socket也是一個扮演read的角色，一個扮演write的角色；2)當往write端寫入

數(shù)據(jù)，則read端即可以收到數(shù)據(jù);從它們的特性可以看出，它們是能夠勝任這份工作的。

如果只想理解wakeup的原理，看到這里應該差不多了，不過，下面，想繼續(xù)深入一下，滿足更多人的好奇心。

先看看linux下PollSelector的具體wakeup實現(xiàn)，分階段來介紹：

1)準備階段

PollSelector在構造的時候，就將管道pipe，及wakeup專用FD給準備好，可以看一下它的實現(xiàn)：

PollSelectorImpl(SelectorProvider sp) {

super(sp, 1, 1);

int[] fdes = new int[2];

IOUtil.initPipe(fdes, false);

fd0 = fdes[0];

fd1 = fdes[1];

pollWrapper = new PollArrayWrapper(INIT_CAP);

pollWrapper.initInterrupt(fd0, fd1);

channelArray = new SelectionKeyImpl[INIT_CAP];

}

IOUtil.initPipe，采用系統(tǒng)調(diào)用pipe(int fd[2])來創(chuàng)建管道，fd[0]即為ready端，fd[1]即為write端。

另一個需要關注的點就是pollWrapper.initInterrupt(fd0, fd1)，先看一下它的實現(xiàn)：

void initInterrupt(int fd0, int fd1) {

interruptFD = fd1;

putDescriptor(0, fd0);

putEventOps(0, POLLIN);

putReventOps(0, 0);

}

以看到，initInterrupt在準備wakeup專用FD，因為fd0是read端fd，fd1是write端fd：

interruptFD被初始化為write端fd；

putDescriptor(0, fd0)初始化pollfd數(shù)組中的第一個pollfd,即指PollSelector關注的第一個fd，即為fd0；

putEventOps(0, POLLIN)初始化fd0對應pollfd中的events為POLLIN,即指fd0對可讀事件感興趣；

putReventOps(0, 0)只是初始化一下fd0對應的pollfd中的revents;

2)執(zhí)行階段

有了前面的準備工作，就看PollArrayWrapper中的interrupt()實現(xiàn)：

public void interrupt() {

interrupt(interruptFD);

}

interrupt是native方法，它的入?yún)nterruptFD即為準備階段管道的write端fd，對應于上圖，其實就是漏斗端，因此，就是不看其實現(xiàn)，也知道它肯定扮演著倒水的這個動作，看其實現(xiàn)：

JNIEXPORT void JNICALL

Java_sun_nio_ch_PollArrayWrapper_interrupt(JNIEnv *env, jobject this, jint fd)

{

int fakebuf[1];

fakebuf[0] = 1;

if (write(fd, fakebuf, 1) < 0) {

JNU_ThrowIOExceptionWithLastError(env,

"Write to interrupt fd failed");

}

}

可以看出，interrupt(interruptFD)是往管道的write端fd1中寫入一個字節(jié)(write(fd, fakebuf, 1))。

是的，只需要往fd1中寫入一個字節(jié)，fd0即滿足了可讀事件ready，則Selector自然會因為有事件ready而中止阻塞返回。

EPollSelector與PollSelector相比，其wakeup實現(xiàn)就只有initInterrupt不同，它的實現(xiàn)如下：

void initInterrupt(int fd0, int fd1) {

outgoingInterruptFD = fd1;

incomingInterruptFD = fd0;

epollCtl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd0, EPOLLIN);

}

epfd之前的篇章里已經(jīng)講過，它是通過epoll_create創(chuàng)建出來的epoll文件fd，epollCtl調(diào)用內(nèi)核epoll_ctl實現(xiàn)了往epfd上添加fd0，且其感興趣事件為可讀(EPOLLIN)。

因此可以斷定，EPollSelector與PollSelector的wakeup實現(xiàn)是一致的。

因為之前一直專注與分析linux下的Java

NIO實現(xiàn)，忽略了windows下的選擇過程等，這里突然講解其wakeup實現(xiàn)似乎很突兀，所以打算后面專門起一篇來介紹windows下的NIO實

現(xiàn)，這里我們只需要理解wakeup原理，甚至自己去看看其wakeup實現(xiàn)，應該也沒什么難度。

關于wakeup，這里還有兩個疑問：

為什么wakeup方法返回Selector？

windows下也是有pipe的，為什么使用socket而不是使用pipe來實現(xiàn)wakeup的？

也歡迎大家留下自己的想法，一起討論。

ps. 本文為作者原創(chuàng)(java nio 教程

)

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2011-08-18 10:27

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總結

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