NIO-Selector详解

Selector概述

Selector选择器，也可以称为多路复⽤器。它是Java NIO的核⼼组件之⼀，⽤于检查⼀个或多个Channel的状态是否处于可读、可写、可连接、可接收等。通过⼀个Selector选择器管理多个Channel，可以实现⼀个线程管理多个Channel对应的⽹络连接。使⽤单线程管理多个Channel可以避免多线程的线程上下⽂切换带来的额外开销。

SelectableChannel可选择通道

只有SelectableChannel才能被Selector管理，⽐如所有的Socket通道。⽽FileChannel并没有继承SelectableChannel，因此不能被Selector管理。

Channel注册到Selector上

Channel通过注册的⽅式关联Selector。⼀个Channel可以注册到多个Selector上，但在某⼀个Selector上只能注册⼀次。注册时需要告知Selector，Selector需要对通道的哪个操作感兴趣。

复制代码

public final SelectionKey register(Selector sel, int ops) throws ClosedChannelException{
    return register(sel, ops, null);
}

通道的操作如下：

可读：SelectionKey.OP_READ
可写：SelectionKey.OP_WRITE
可连接：SelectionKey.OP_CONNECT
可接收：SelectionKey.OP_ACCEPT

⽐如channel调⽤register⽅法进⾏注册到Selector，并告知Selector对哪个操作感兴趣：

复制代码

channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

也可以同时注册多个操作：

复制代码

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

选择器会查询每个⼀个channel的操作事件，如果是该channel注册的操作已就绪，则进⾏响应。注意，这⾥channel的操作指的是channel完成某个操作的条件，表示该channel对于该操作已处于就绪状态。⽐如ServerSocketChannel已准备好接收新的连接，那么它注册的 SelectionKey.OP_ACCEPT 操作就处于就绪状态。⼜⽐如SocketChannel已准备好去连接Server服务器，那么它注册的SelectionKey.OP_CONNECT 操作就处于就绪状态。于是Selector就可以触发之后的动作。

SelectionKey选择键

SelectionKey封装了Channel和注册的操作。

当Selector调⽤select()⽅法时，会轮询所有注册在它身上的Channel，查看是否有处于某个操作（已注册到selector上的）就绪状态的Channel，把这些Channel放⼊到SelectionKey的集合中。

Selector的使用

创建Selector 通过Selector的open⽅法创建Selector对象。
复制代码
```
// 创建Selector
Selector selector = Selector.open();
```

Channel注册到Selector上 Channel必须处于非阻塞模式才能注册到Selector上

复制代码

package com.my.io.selector;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;

/**
 * @author zhupanlin
 * @version 1.0
 * @description: selector的使用：注册channel到selector上
 * @date 2024/1/26 11:02
 */
public class Demo1 {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.创建Selector
        Selector selector = Selector.open();
        // 2.获得Channel
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        // 3.设置成非阻塞的模式
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        // 4.绑定端口
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(9001));
        // 5.注册channel到selector上
        SelectionKey selectionKey = serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        
    }
    
}

Selector轮询就绪状态的Channel

Selector通过调⽤select⽅法轮询已就绪的通道操作。select⽅法是阻塞的，直到⾄少有⼀个通道的注册操作已就绪。当完成select⽅法调⽤后，被选中的已就绪的所有channel通过Selector的selectedKeys()⽅法获得，该⽅法获得的是⼀个SelectionKey集合，其中每⼀个SelectionKey都表示⼀个Channel。于是可以根据SelectionKey的注册操作来做具体的业务处理。

复制代码

package com.my.io.selector;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

/**
 * @author zhupanlin
 * @version 1.0
 * @description: Selector轮询就绪状态的Channel
 * @date 2024/1/26 11:10
 */
public class Demo2 {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Selector selector = Selector.open();
        // serverSocketChannel
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        // 绑定端口
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(9001));
        // 注册
        SelectionKey selectionKey = serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        // selector轮询
        while (true){
            // 阻塞等待某个操作就绪状态的channel
            selector.select();
            // 获得一个集合，里面包含了这次selector执行select方法获得的发生就绪状态的多个channel
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
            // 遍历
            Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
            while (iterator.hasNext()){
                SelectionKey key = iterator.next();
                if (key.isReadable()){
                    // 处理读状态的业务
                    
                }else if (key.isAcceptable()){
                    // 处理接收状态的业务
                    
                }else if (key.isConnectable()){
                    // 处理连接状态的业务
                    
                }else if (key.isWritable()){
                    // 处理写状态的业务
                    
                }
                // 保证下次channel有就绪状态的操作发生时可以被selector轮询到
                iterator.remove();
            }
        }
    }
    
}

Selector示例

实现NIO通信的服务端

复制代码

package com.my.io.selector;


import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

/**
 * @author zhupanlin
 * @version 1.0
 * @description: 服务端demo
 * @date 2024/1/26 11:45
 */
public class ServerDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 获得Channel
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        // 设置成非阻塞
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        // 绑定端口号
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(9001));
        // 获得Selector
        Selector selector = Selector.open();
        // 把channel注册到selector上面
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        // 让selector轮询监听
        while (true){
            // 阻塞直到有通道就绪
            selector.select();
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
            // 获取有动作的selectionKey == channel
            Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
            while (iterator.hasNext()){
                SelectionKey selectionKey = iterator.next();
                handle(selectionKey);
                // 删除key，表示处理完成
                iterator.remove();
            }
        }
    }

    private static void handle(SelectionKey selectionKey) throws IOException {
        if (selectionKey.isAcceptable()){
            // 当服务端处于接收的就绪状态
            // 获得selectionKey中的channel
            ServerSocketChannel serverSocketChannel = (ServerSocketChannel)selectionKey.channel();
            // 接收客户端连接，获得socketChannel
            SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
            // 设置成非阻塞状态，否则无法被selector复用
            socketChannel.configureBlocking(false);
            // 把socketChannel注册到selector上，让selector对socketChannel的read操作感兴趣
            socketChannel.register(selectionKey.selector(), SelectionKey.OP_READ);
        }else if (selectionKey.isReadable()){
            // 当socketChannel处于读数据的就绪状态
            SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
            // 读取socketChannel中的数据
            //设置成非阻塞
            socketChannel.configureBlocking(false);
            // 创建Buffer
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            // 读数据
            int len = 0;
            while ((len = socketChannel.read(buffer)) > 0){
                // 翻转
                buffer.flip();
                System.out.println(new String(buffer.array(), 0, len));
                // 清除buffer中的数据
                buffer.clear();
            }
            socketChannel.register(selectionKey.selector(), SelectionKey.OP_WRITE);

        }else if (selectionKey.isWritable()){
            
        }
    }

}

客户端

复制代码

package com.my.io.selector;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;

/**
 * @author zhupanlin
 * @version 1.0
 * @description: 客户端demo
 * @date 2024/1/26 11:28
 */
public class ClientDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建Channel
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("localhost", 9001));
        // 设置成非阻塞模式
        socketChannel.configureBlocking(false);
        // 得到buffer
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        // 把数据写入到buffer中
        buffer.put("hello selector".getBytes());
        // 反转buffer
        buffer.flip();
        // 把buffer中的数据写入到channel中
        socketChannel.write(buffer);
        // 关闭
        socketChannel.close();
    }
    
}