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分类: Java

2017-03-09 14:56:35

Java NIO系列 Selector(三)

1  Selector

         SelectorJava NIO中能够检测一到多个NIO通道,并能够知晓通道是否为诸如读写事件做好准备的组件。这样,一个单独的线程可以管理多个channel,从而管理多个网络连接。

1.1  为什么用Selector

仅用单个线程来处理多个Channels的好处是,只需要更少的线程来处理通道。事实上,可以只用一个线程处理所有的通道。对于操作系统来说,线程之间上下文切换的开销很大,而且每个线程都要占用系统的一些资源(如内存)。因此,使用的线程越少越好。

但是,需要记住,现代的操作系统和CPU在多任务方面表现的越来越好,所以多线程的开销随着时间的推移,变得越来越小了。实际上,如果一个CPU有多个内核,不使用多任务可能是在浪费CPU能力。不管怎么说,关于那种设计的讨论应该放在另一篇不同的文章中。在这里,只要知道使用Selector能够处理多个通道就足够了。

下面是单线程使用一个Selector处理3channel的示例图

 

1.2  创建Selector

         通过调用Selector.open()方法创建一个Selector

         代码如下:

Selector selector = Selector.open();

1.3  Selector注册Channel

         为了将ChannelSelector配合使用,必须将channel注册到selector上。通过SelectableChannel.register()方法来实现。

         代码如下:

channel.configureBlocking(false);

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

         注意:与Selector一起使用时,Channel必须处于非阻塞模式下。这意味着不能将FileChannelSelector一起使用,因为FileChannel不能切换到非阻塞模式。而套接字通道都可以。

1.4  SelectionKey

         当向Selector注册Channel时,register()方法会返回一个SelectionKey对象。这个对象包含了一些你感兴趣的属性:

1、  interest集合

2、  ready集合

3、  Channel

4、  Selector

5、  附加的对象(可选)

1.4.1  interest集合

         就像向Selector注册通道一节中所描述的,interest集合是你所选择的感兴趣的事件集合。可以通过SelectionKey读写interest集合。

         代码如下:

                   int interestSet = selectionKey.interestOps();

boolean isInterestedInAccept =

(interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT

boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;

boolean isInterestedInRead = interestSet & SelectionKey.OP_READ;

boolean isInterestedInWrite   = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;

 

         注意:可以看到,用“位与”操作interest 集合和给定的SelectionKey常量,可以确定某个确定的事件是否在interest集合中。

1.4.2  ready集合

         ready集合是通道已经准备就绪的操作的集合。在一次选择之后,你会首先访问这个ready setSelection将在下一小节进行解释。可以这样访问ready集合

         代码如下:

                   int readySet = selectionKey.readyOps();

         可以用像检测interest集合那样的方法,来检测channel中什么事件或操作已经就绪。但是,也可以使用以下四个方法,它们都会返回一个布尔类型:

         代码如下:

selectionKey.isAcceptable();

selectionKey.isConnectable();

selectionKey.isReadable();

selectionKey.isWritable();

1.4.3  ChannelSelector

SelectionKey访问ChannelSelector很简单

         代码如下:

Channel channel = selectionKey.channel();

Selector selector = selectionKey.selector();

1.4.4  附加的对象

         可以将一个对象或者更多信息附着到SelectionKey上,这样就能方便的识别某个给定的通道。例如,可以附加 与通道一起使用的Buffer,或是包含聚集数据的某个对象。

         代码如下:

                   selectionKey.attach(theObject);

Object attachedObj = selectionKey.attachment();

1.5  通过Selector选择Channel

         一旦向Selector注册了一或多个通道,就可以调用几个重载的select()方法。这些方法返回你所感兴趣的事件(如连接、接受、读或写)已经准备就绪的那些通道。如果你对“读就绪”的通道感兴趣,select()方法会返回读事件已经就绪的那些通道。

1.5.1  select()方法

         下面是select()方法:

int select()

int select(long timeout)

int selectNow()

         注释:

                   1select()阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。

2select(long timeout)select()一样,除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)

3selectNow()不会阻塞,不管什么通道就绪都立刻返回,也就是,此方法执行非阻塞的选择操作。如果自从前一次选择操作后,没有通道变成可选择的,则此方法直接返回零。

         注意:

1、  select()方法返回的int值表示有多少通道已经就绪,就是自上次调用select()方法后有多少通道变成就绪状态。

2、  如果调用select()方法,因为有一个通道变成就绪状态,返回了1,若再次调用select()方法,如果另一个通道就绪了,它会再次返回1。如果对第一个就绪的channel没有做任何操作,现在就有两个就绪的通道,但在每次select()方法调用之间,只有一个通道就绪了。

1.5.2  selectedKeys()方法

         一旦调用了select()方法,并且返回值表明有一个或更多个通道就绪了,然后可以通过调用selectorselectedKeys()方法,访问“已选择键集(selected key set)”中的就绪通道。

         代码如下:

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

         注意:当像Selector注册Channel时,Channel.register()方法会返回一个SelectionKey 对象。这个对象代表了注册到该Selector的通道。可以通过SelectionKeyselectedKeySet()方法访问这些对象。

         可以遍历这个已选择的键集合来访问就绪的通道。

         代码如下:

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();

while(keyIterator.hasNext()) {

SelectionKey key = keyIterator.next();

if(key.isAcceptable()) {

// a connection was accepted by a ServerSocketChannel.

} else if (key.isConnectable()) {

// a connection was established with a remote server.

} else if (key.isReadable()) {

// a channel is ready for reading

} else if (key.isWritable()) {

// a channel is ready for writing

}

keyIterator.remove();

}

         注意

1、  每次迭代末尾的keyIterator.remove()调用。Selector不会自己从已选择键集中移除SelectionKey实例。必须在处理完通道时自己移除。下次该通道变成就绪时,Selector会再次将其放入已选择键集中。

2、  SelectionKey.channel()方法返回的通道需要转型成你要处理的类型,如ServerSocketChannelSocketChannel等。

1.6  wakeUp()方法

         某个线程调用select()方法后阻塞了,即使没有通道已经就绪,也有办法让其从select()方法返回。只要让其它线程在第一个线程调用select()方法的那个对象上调用Selector.wakeup()方法即可。阻塞在select()方法上的线程会立马返回。

如果有其它线程调用了wakeup()方法,但当前没有线程阻塞在select()方法上,下个调用select()方法的线程会立即“醒来(wake up)”。

1.7  close()

         用完Selector后调用其close()方法会关闭该Selector,且使注册到该Selector上的所有SelectionKey实例无效。通道本身并不会关闭。

1.8  完整示例

         这里有一个完整的示例,打开一个Selector,注册一个通道注册到这个Selector(通道的初始化过程略去),然后持续监控这个Selector的四种事件(接受,连接,读,写)是否就绪。

         代码如下:

Selector selector = Selector.open();

channel.configureBlocking(false);

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

while(true) {

int readyChannels = selector.select();

if(readyChannels == 0) continue;

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();

while(keyIterator.hasNext()) {

SelectionKey key = keyIterator.next();

if(key.isAcceptable()) {

// a connection was accepted by a ServerSocketChannel.

} else if (key.isConnectable()) {

// a connection was established with a remote server.

} else if (key.isReadable()) {

// a channel is ready for reading

} else if (key.isWritable()) {

// a channel is ready for writing

}

keyIterator.remove();

}

}






参考链接:

http://ifeve.com/selectors/


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