java NIO的實(shí)現(xiàn)中，有不少細(xì)節(jié)點(diǎn)非常有學(xué)習(xí)意義的，就好比下面的這個(gè)點(diǎn)：

Selector的 wakeup原理是什么？是如何實(shí)現(xiàn)的？

wakeup()

準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，應(yīng)該是Selector的wakeup()，即Selector的喚醒，為什么要有這個(gè)喚醒操作呢？那還得從Selector的選擇方式 來(lái)說(shuō)明，前文已經(jīng)總結(jié)過(guò)Selector的選擇方式有三種：select()、select(timeout)、selectNow()。

selectNow的選擇過(guò)程是非阻塞的，與wakeup沒(méi)有太大關(guān)系。

select(timeout)和select()的選擇過(guò)程是阻塞的，其他線(xiàn)程如果想終止這個(gè)過(guò)程，就可以調(diào)用wakeup來(lái)喚醒。

wakeup的原理

既然Selector阻塞式選擇因?yàn)檎业礁信d趣事件ready才會(huì)返回(排除超時(shí)、中斷)，就給它構(gòu)造一個(gè)感興趣事件ready的場(chǎng)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(duì)應(yīng)一個(gè)文件，windows下對(duì)應(yīng)一個(gè)句柄；每個(gè)可選擇Channel在創(chuàng)建的時(shí) 候，就生成了與其對(duì)應(yīng)的FD，Channel與FD的聯(lián)系見(jiàn)另一篇)中包含某一個(gè)FD A， A對(duì)數(shù)據(jù)可讀事件感興趣，當(dāng)往圖中漏斗端放入(寫(xiě)入)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)會(huì)流進(jìn)A，于是A有感興趣事件ready，最終，select得到結(jié)果而返回。

wakeup在Selector中的定義如下：publicabstractSelector?wakeup();

下面結(jié)合上圖來(lái)追尋wakeup的實(shí)現(xiàn)：

linux下Selector默認(rèn)實(shí)現(xiàn)為PollSelectorImpl，當(dāng)內(nèi)核版本大于2.6時(shí)，實(shí)現(xiàn)為EPollSelectorImpl，僅看這兩者的wakeup方法，代碼似乎完全一樣：publicSelector?wakeup()?{

synchronized(interruptLock)?{

if(!interruptTriggered)?{

pollWrapper.interrupt();

interruptTriggered?=?true;

}

}

returnthis;

}

window下Selector的實(shí)現(xiàn)為WindowsSelectorImpl，其wakeup實(shí)現(xiàn)如下：publicSelector?wakeup()?{

synchronized(interruptLock)?{

if(!interruptTriggered)?{

setWakeupSocket();

interruptTriggered?=?true;

}

}

returnthis;

}

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

對(duì)比上圖及上述代碼，其實(shí)pollWrapper.interrupt()及setWakeupSocket()就是圖中的往漏斗中倒水的過(guò)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(shí)現(xiàn)的細(xì)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(lái)實(shí)現(xiàn)的，而windows下是采用兩個(gè)socket之間的通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它們都有這樣的特性：

1)都有兩個(gè)端，一個(gè) 是read端，一個(gè)是write端，windows中兩個(gè)socket也是一個(gè)扮演read的角色，一個(gè)扮演write的角色；

2)當(dāng)往write端寫(xiě)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(yīng)該差不多了，不過(guò)，下面，想繼續(xù)深入一下，滿(mǎn)足更多人的好奇心。

先看看linux下PollSelector的具體wakeup實(shí)現(xiàn)，分階段來(lái)介紹：

1)準(zhǔn)備階段

PollSelector在構(gòu)造的時(shí)候，就將管道pipe，及wakeup專(zhuān)用FD給準(zhǔn)備好，可以看一下它的實(shí)現(xiàn)：PollSelectorImpl(SelectorProvider?sp)?{

super(sp,?1,?1);

int[]?fdes?=newint[2];

IOUtil.initPipe(fdes,?false);

fd0?=?fdes[0];

fd1?=?fdes[1];

pollWrapper?=?newPollArrayWrapper(INIT_CAP);

pollWrapper.initInterrupt(fd0,?fd1);

channelArray?=?newSelectionKeyImpl[INIT_CAP];

}

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

另一個(gè)需要關(guān)注的點(diǎn)就是pollWrapper.initInterrupt(fd0, fd1)，先看一下它的實(shí)現(xiàn)：voidinitInterrupt(intfd0,intfd1)?{

interruptFD?=?fd1;

putDescriptor(0,?fd0);

putEventOps(0,?POLLIN);

putReventOps(0,0);

}

以看到，initInterrupt在準(zhǔn)備wakeup專(zhuān)用FD，因?yàn)閒d0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(gè)pollfd,即指PollSelector關(guān)注的第一個(gè)fd，即為fd0；

putEventOps(0, POLLIN)初始化fd0對(duì)應(yīng)pollfd中的events為POLLIN,即指fd0對(duì)可讀事件感興趣；

putReventOps(0, 0)只是初始化一下fd0對(duì)應(yīng)的pollfd中的revents;

2)執(zhí)行階段

有了前面的準(zhǔn)備工作，就看PollArrayWrapper中的interrupt()實(shí)現(xiàn)：publicvoidinterrupt()?{

interrupt(interruptFD);

}

interrupt是native方法，它的入?yún)nterruptFD即為準(zhǔn)備階段管道的write端fd，對(duì)應(yīng)于上圖，其實(shí)就是漏斗端，因此，就是不看其實(shí)現(xiàn)，也知道它肯定扮演著倒水的這個(gè)動(dòng)作，看其實(shí)現(xiàn)：JNIEXPORTvoidJNICALL

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

{

intfakebuf[1];

fakebuf[0]?=?1;

if(write(fd,?fakebuf,?1)?

JNU_ThrowIOExceptionWithLastError(env,

"Write?to?interrupt?fd?failed");

}

}

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

是的，只需要往fd1中寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)，fd0即滿(mǎn)足了可讀事件ready，則Selector自然會(huì)因?yàn)橛惺录eady而中止阻塞返回。

EPollSelector與PollSelector相比，其wakeup實(shí)現(xiàn)就只有initInterrupt不同，它的實(shí)現(xiàn)如下：voidinitInterrupt(intfd0,intfd1)?{

outgoingInterruptFD?=?fd1;

incomingInterruptFD?=?fd0;

epollCtl(epfd,?EPOLL_CTL_ADD,?fd0,?EPOLLIN);

}

epfd之前的篇章里已經(jīng)講過(guò)，它是通過(guò)epoll_create創(chuàng)建出來(lái)的epoll文件fd，epollCtl調(diào)用內(nèi)核epoll_ctl實(shí)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(shí)現(xiàn)是一致的。

因?yàn)橹耙恢睂?zhuān)注與分析linux下的Java NIO實(shí)現(xiàn)，忽略了windows下的選擇過(guò)程等，這里突然講解其wakeup實(shí)現(xiàn)似乎很突兀，所以打算后面專(zhuān)門(mén)起一篇來(lái)介紹windows下的NIO實(shí) 現(xiàn)，這里我們只需要理解wakeup原理，甚至自己去看看其wakeup實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該也沒(méi)什么難度。

關(guān)于wakeup，這里還有兩個(gè)疑問(wèn)：

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(lái)實(shí)現(xiàn)wakeup的？

也歡迎大家留下自己的想法，一起討論。

原文鏈接：http://goldendoc.iteye.com/blog/1152079

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java nio wakeup_Java NIO的wakeup剖析的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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