selector简介

最近在学习java NIO，发现java nio selector 相对 channel ,buffer 这两个概念是比较难理解的 ,把学习理解的东西以文字的东西记录下来，就像从内存落地到硬盘，把内存中内容换成该知识点的索引。
    在介绍Selector之前先明确以下3个问题：
              1、selector的作用是什么？
              2、selector如何做到网络通信的？
              下面就针对上面的2个问题来展开介绍：
           1、Selector（选择器）是Java NIO中能够检测一到多个NIO渠道，并能够知晓渠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。
           2、selector 操作的过程 
           2.1 首先创建Selector
                  Selector selector = Selector.open();
           2.2 向selector注册channel,和感兴趣的事件，
                  channel.configureBlocking(false);
                  SelectionKey key = channel.register(selector,Selectionkey.OP_READ); 
                  注意register()方法的第二个参数， 这是一个interest集合，意思是在通过Selector监听Channel时对什么事件感兴趣。可以监听以下4中不同类型的事件：
                   　　服务端接收客户端连接事件   SelectionKey.OP_ACCEPT
　　                   客户端连接服务端事件   SelectionKey.OP_CONNECT
　　                   读事件   SelectionKey.OP_READ
　　                   写事件   SelectionKey.OP_WRITE
                   如果你对不止一种事件感兴趣，那么可以用“位或”操作符将常量连接起来如下：
                   SelectionKey key = channel.register(selector,Selectionkey.OP_READ|SelectionKey.OP_WRITE); 
                   当向Selector注册Channel时，registor()方法会返回一个SelectorKey对象。这个对象包含了一些你感兴趣的属性。
                            interest集合
                            ready集合
                            Channel
                            Selector
                            附加的对象(可选) 
            2.2.1 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，像这样:
int interestSet = selectionKey.interestOps();
boolean isInterestedInAccept  = interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT;  
                                boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;  
                                boolean isInterestedInRead    = interestSet & SelectionKey.OP_READ;  
                                boolean isInterestedInWrite   = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE; 
  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。
    2.2.2 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(Selection)之后，你会首先访问这个ready set。Selection将在下一小节进行解释。可以这样访问ready集合：
            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：
selectionKey.isAcceptable();  
selectionKey.isConnectable();  
selectionKey.isReadable();  
selectionKey.isWritable(); 
            2.2.3 Channel + Selector
                从SelectionKey访问Channel和Selector很简单。如下：
Channel  channel  = selectionKey.channel(); 
Selector selector = selectionKey.selector();
    2.2.4 附加对象
   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。使用方法如下：
selectionKey.attach(theObject);  
                Object attachedObj = selectionKey.attachment(); 
还可以在用register()方法向Selector注册Channel的时候附加对象。如：
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject); 
            2.3 通过Selector选择通道
                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。
换句话说，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。

下面是select()方法：（该方法是阻塞方法）
 
                int select()
                int select(long timeout)
                int selectNow()
                select()阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。
                select(long timeout)和select()一样，除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)。
                selectNow()不会阻塞，不管什么通道就绪都立刻返回（译者注：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。）。
                select()方法返回的int值表示有多少通道已经就绪。亦即，自上次调用select()方法后有多少通道变成就绪状态。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。
                
    2.3.1 selectedKeys()
                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selector的selectedKeys()方法，访问“已选择键集（selected key set）”中的就绪通道。如下所示：
                Set selectedKeys = selector.selectedKeys(); 
                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SelectionKey的selectedKeySet()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。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();  
                } 
                这个循环遍历已选择键集中的每个键，并检测各个键所对应的通道的就绪事件。
 
                注意每次迭代末尾的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。
 
                SelectionKey.channel()方法返回的通道需要转型成你要处理的类型，如ServerSocketChannel或SocketChannel等。
 
                wakeUp()
 
                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）”。
 
                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。

总结：1、创建Selector,

2、创建Channel，（）

3、向Selector中注册Channel,及感兴趣的事件，

4.1、等待注册的事件到达，不然就一直等待 selector.select()

4.2、获取selector中选中项的迭代器，选中的项为注册的事件 Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();

4.3、针对选中的事件对感兴趣的事件进行处理。

5、要想快速理解selector过程，结合代码来学习。

2.3.2 server端实例代码

1. package com.anders.selector;
2. import java.io.IOException;
3. import java.net.InetSocketAddress;
4. import java.nio.ByteBuffer;
5. import java.nio.channels.SelectableChannel;
6. import java.nio.channels.SelectionKey;
7. import java.nio.channels.Selector;
8. import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
9. import java.nio.channels.SocketChannel;
10. import java.util.Iterator;
11. import java.util.Set;
12. public class NIOServer {
13. // 通道管理器
14. private Selector selector;
15. public void initServer(int port) throws Exception {
16. // 获得一个ServerSocket通道
17. ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
18. // 设置通道为 非阻塞
19. serverChannel.configureBlocking(false);
20. // 将该通道对于的serverSocket绑定到port端口
21. serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
22. // 获得一耳光通道管理器
23. this.selector = Selector.open();
24. // 将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册selectionKey.OP_ACCEPT事件
25. // 注册该事件后，当事件到达的时候，selector.select()会返回，
26. // 如果事件没有到达selector.select()会一直阻塞
27. serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
28. }
29. // 采用轮训的方式监听selector上是否有需要处理的事件，如果有，进行处理
30. public void listen() throws Exception {
31. System.out.println("start server");
32. // 轮询访问selector
33. while (true) {
34. // 当注册事件到达时，方法返回，否则该方法会一直阻塞
35. selector.select();
36. // 获得selector中选中的相的迭代器，选中的相为注册的事件
37. Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
38. while (ite.hasNext()) {
39. SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
40. // 删除已选的key 以防重负处理
41. ite.remove();
42. // 客户端请求连接事件
43. if (key.isAcceptable()) {
44. ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
45. // 获得和客户端连接的通道
46. SocketChannel channel = server.accept();
47. // 设置成非阻塞
48. channel.configureBlocking(false);
49. // 在这里可以发送消息给客户端
50. channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("hello client").getBytes()));
51. // 在客户端 连接成功之后，为了可以接收到客户端的信息，需要给通道设置读的权限
52. channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
53. // 获得了可读的事件
54. } else if (key.isReadable()) {
55. read(key);
56. }
57. }
58. }
59. }
60. // 处理 读取客户端发来的信息事件
61. private void read(SelectionKey key) throws Exception {
62. // 服务器可读消息，得到事件发生的socket通道
63. SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
64. // 穿件读取的缓冲区
65. ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
66. channel.read(buffer);
67. byte[] data = buffer.array();
68. String msg = new String(data).trim();
69. System.out.println("server receive from client: " + msg);
70. ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
71. channel.write(outBuffer);
72. }
73. public static void main(String[] args) throws Throwable {
74. NIOServer server = new NIOServer();
75. server.initServer(8989);
76. server.listen();
77. }
78. }

2.3.3 client 实例代码

1. package com.anders.selector;
2. import java.io.IOException;
3. import java.net.InetSocketAddress;
4. import java.nio.ByteBuffer;
5. import java.nio.channels.SelectionKey;
6. import java.nio.channels.Selector;
7. import java.nio.channels.SocketChannel;
8. import java.util.Iterator;
9. public class NIOClient {
10. // 通道管理器
11. private Selector selector;
12. /**
13. * * // 获得一个Socket通道，并对该通道做一些初始化的工作 * @param ip 连接的服务器的ip // * @param port
14. * 连接的服务器的端口号 * @throws IOException
15. */
16. public void initClient(String ip, int port) throws IOException { // 获得一个Socket通道
17. SocketChannel channel = SocketChannel.open(); // 设置通道为非阻塞
18. channel.configureBlocking(false); // 获得一个通道管理器
19. this.selector = Selector.open(); // 客户端连接服务器,其实方法执行并没有实现连接，需要在listen()方法中调
20. // 用channel.finishConnect();才能完成连接
21. channel.connect(new InetSocketAddress(ip, port));
22. // 将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_CONNECT事件。
23. channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);
24. }
25. /**
26. * * // 采用轮询的方式监听selector上是否有需要处理的事件，如果有，则进行处理 * @throws // IOException
27. * @throws Exception
28. */
29. @SuppressWarnings("unchecked")
30. public void listen() throws Exception { // 轮询访问selector
31. while (true) {
32. // 选择一组可以进行I/O操作的事件，放在selector中,客户端的该方法不会阻塞，
33. // 这里和服务端的方法不一样，查看api注释可以知道，当至少一个通道被选中时，
34. // selector的wakeup方法被调用，方法返回，而对于客户端来说，通道一直是被选中的
35. selector.select(); // 获得selector中选中的项的迭代器
36. Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
37. while (ite.hasNext()) {
38. SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next(); // 删除已选的key,以防重复处理
39. ite.remove(); // 连接事件发生
40. if (key.isConnectable()) {
41. SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel(); // 如果正在连接，则完成连接
42. if (channel.isConnectionPending()) {
43. channel.finishConnect();
44. } // 设置成非阻塞
45. channel.configureBlocking(false);
46. // 在这里可以给服务端发送信息哦
47. channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("hello server!").getBytes()));
48. // 在和服务端连接成功之后，为了可以接收到服务端的信息，需要给通道设置读的权限。
49. channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ); // 获得了可读的事件
50. } else if (key.isReadable()) {
51. read(key);
52. }
53. }
54. }
55. }
56. private void read(SelectionKey key) throws Exception {
57. SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
58. // 穿件读取的缓冲区
59. ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
60. channel.read(buffer);
61. byte[] data = buffer.array();
62. String msg = new String(data).trim();
63. System.out.println("client receive msg from server:" + msg);
64. ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
65. channel.write(outBuffer);
66. }
67. /**
68. * * // 启动客户端测试 * @throws IOException
69. * @throws Exception
70. */
71. public static void main(String[] args) throws Exception {
72. NIOClient client = new NIOClient();
73. client.initClient("localhost", 8989);
74. client.listen();
75. }
76. }