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NIO 之 ByteBuffer實現原理
NIO 之 Channel實現原理
NIO 之 Selector實現原理

概述

Selector允許單線程處理多個 Channel。如果你的應用打開了多個連接（通道），但每個連接的流量都很低，使用Selector就會很方便。例如，在一個聊天服務器中。

這是在一個單線程中使用一個Selector處理3個Channel的圖示：

要使用Selector，得向Selector注冊Channel，然后調用它的select()方法。這個方法會一直阻塞到某個注冊的通道有事件就緒。一旦這個方法返回，線程就可以處理這些事件，事件的例子有如新連接進來，數據接收等。

Selector 作用

僅用單個線程來處理多個Channels的好處是，只需要更少的線程來處理通道。事實上，可以只用一個線程處理所有的通道。對于操作系統來說，線程之間上下文切換的開銷很大，而且每個線程都要占用系統的一些資源（如內存）。因此，使用的線程越少越好。
Selector能夠在單個線程中處理多個通道，這樣可以減少多個線程造成上下文切換問題。

Selector 源碼分析

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 是個抽象類，提供一個靜態的方法獲取Selector子類SelectorImpl的實例。

下面分析Selector的幾個方法

register 方法

該方法是在 Channel的register方法中調用的。具體詳見NIO 之 Channel實現原理

1. 通過channel和selector構造一個SelectionKey的實例。
2. SelectionKey 注冊感興趣的事件

這四種事件用SelectionKey的四個常量來表示：
SelectionKey.OP_CONNECT
SelectionKey.OP_ACCEPT
SelectionKey.OP_READ
SelectionKey.OP_WRITE

select 方法

不同的 Channel 注冊到 Selector 后，就可以隨時查詢 Selector ，找出哪些 Channel 已經準備好可以進行處理。Channel 可能準備好上面注冊到 Selector 感興趣事件中的一個或多個。

select()
獲取就緒的 Channel，阻塞方法，沒有就緒的 Channel 就一直阻塞該線程。

public int select() throws IOException {return select(0); }

select(long timeout)
獲取就緒的 Channel， 阻塞方法，阻塞 timeout 時間，如果超時還沒有就緒的 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()
獲取就緒的 Channel，如果沒有就緒的就直接返回，不阻塞當前線程。

public int selectNow() throws IOException {return lockAndDoSelect(0);}

上面三個 select方法底層都是調用 lockAndDoSelect 方法。
lockAndDoSelect方法的參數值 說明：
-1 : 一直阻塞，直到有就緒的 Channel 可處理
0 : 不阻塞
0: 表示阻塞多長時間

keys 方法

獲取所有注冊到 Selector 上的 SelectionKeypublic Set<SelectionKey> keys() {if (!isOpen() && !Util.atBugLevel("1.4")) throw new ClosedSelectorException();return publicKeys; }

selectedKeys 方法

獲取所有注冊到 Selector 上就緒 Channel 的 SelectionKey 信息。

public Set<SelectionKey> selectedKeys() {if (!isOpen() && !Util.atBugLevel("1.4")) throw new ClosedSelectorException();return publicSelectedKeys; }

SelectionKey 解析

SelectionKey 類結構如下：

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()
  獲取channel對象

• public abstract Selector selector()
  獲取seletor對象

• public abstract void cancel()
  從 Selector 中取消注冊該Channel

• public abstract int interestOps()
  獲取該chennel 注冊到 selector 上的事件

• public abstract SelectionKey interestOps(int ops)
  修改注冊到 selector 上的事件

• public abstract int readyOps()
  是否讀就緒

  讀就緒不等于可讀，如果沒有注冊讀事件是不能讀的。

• public final boolean isReadable()
  判斷是否可讀

• public final boolean isWritable()
  是否可寫

• public final boolean isConnectable()
  是否已經連接

• public final Object attach(Object ob)
  添加附件信息

• public final Object attachment()
  獲取附件信息

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的NIO 之 Selector实现原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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