selector(选择器)是java 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。
下面是本文所涉及到的主题列表:
<a href="http://ifeve.com/selectors/#why">为什么使用selector?</a>
<a href="http://ifeve.com/selectors/#creating">selector的创建</a>
<a href="http://ifeve.com/selectors/#registering">向selector注册通道</a>
<a href="http://ifeve.com/selectors/#selectionkey">selectionkey</a>
<a href="http://ifeve.com/selectors/#selecting">通过selector选择通道</a>
<a href="http://ifeve.com/selectors/#wakeup">wakeup()</a>
<a href="http://ifeve.com/selectors/#close">close()</a>
<a href="http://ifeve.com/selectors/#full">完整的示例</a>
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3个channel的示例图:
通过调用selector.open()方法创建一个selector,如下:
<code>1</code>
<code>selector selector = selector.open();</code>
为了将channel和selector配合使用,必须将channel注册到selector上。通过selectablechannel.register()方法来实现,如下:
<code>channel.configureblocking(</code><code>false</code><code>);</code>
<code>2</code>
<code>selectionkey key = channel.register(selector,</code>
<code>3</code>
<code> </code><code>selectionkey.op_read);</code>
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filechannel与selector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。
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。可以监听四种不同类型的事件:
connect
accept
read
write
通道触发了一个事件意思是该事件已经就绪。所以,某个channel成功连接到另一个服务器称为“连接就绪”。一个server socket
channel准备好接收新进入的连接称为“接收就绪”。一个有数据可读的通道可以说是“读就绪”。等待写数据的通道可以说是“写就绪”。
这四种事件用selectionkey的四个常量来表示:
selectionkey.op_connect
selectionkey.op_accept
selectionkey.op_read
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:
<code>int</code> <code>interestset = selectionkey.op_read | selectionkey.op_write;</code>
在下面还会继续提到interest集合。
在上一小节中,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:
interest集合
ready集合
channel
selector
附加的对象(可选)
下面我会描述这些属性。
<code>int</code> <code>interestset = selectionkey.interestops();</code>
<code>boolean</code> <code>isinterestedinaccept = (interestset & selectionkey.op_accept) == selectionkey.op_accept;</code>
<code>4</code>
<code>boolean</code> <code>isinterestedinconnect = interestset & selectionkey.op_connect;</code>
<code>5</code>
<code>boolean</code> <code>isinterestedinread = interestset & selectionkey.op_read;</code>
<code>6</code>
<code>boolean</code> <code>isinterestedinwrite = interestset & selectionkey.op_write;</code>
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。
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:
<code>int</code> <code>readyset = selectionkey.readyops();</code>
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:
<code>selectionkey.isacceptable();</code>
<code>selectionkey.isconnectable();</code>
<code>selectionkey.isreadable();</code>
<code>selectionkey.iswritable();</code>
从selectionkey访问channel和selector很简单。如下:
<code>channel channel = selectionkey.channel();</code>
<code>selector selector = selectionkey.selector();</code>
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:
<code>selectionkey.attach(theobject);</code>
<code>object attachedobj = selectionkey.attachment();</code>
还可以在用register()方法向selector注册channel的时候附加对象。如:
<code>selectionkey key = channel.register(selector, selectionkey.op_read, theobject);</code>
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:
int select()
int select(long timeout)
int selectnow()
<code>select()</code>阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。
<code>select(long timeout)</code>和select()一样,除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)。
<code>selectnow()</code>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。
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:
<code>set selectedkeys = selector.selectedkeys();</code>
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:
<code>01</code>
<code>02</code>
<code>iterator keyiterator = selectedkeys.iterator();</code>
<code>03</code>
<code>while</code><code>(keyiterator.hasnext()) {</code>
<code>04</code>
<code> </code><code>selectionkey key = keyiterator.next();</code>
<code>05</code>
<code> </code><code>if</code><code>(key.isacceptable()) {</code>
<code>06</code>
<code> </code><code>// a connection was accepted by a serversocketchannel.</code>
<code>07</code>
<code> </code><code>}</code><code>else</code> <code>if</code> <code>(key.isconnectable()) {</code>
<code>08</code>
<code> </code><code>// a connection was established with a remote server.</code>
<code>09</code>
<code> </code><code>}</code><code>else</code> <code>if</code> <code>(key.isreadable()) {</code>
<code>10</code>
<code> </code><code>// a channel is ready for reading</code>
<code>11</code>
<code> </code><code>}</code><code>else</code> <code>if</code> <code>(key.iswritable()) {</code>
<code>12</code>
<code> </code><code>// a channel is ready for writing</code>
<code>13</code>
<code> </code><code>}</code>
<code>14</code>
<code> </code><code>keyiterator.remove();</code>
<code>15</code>
<code>}</code>
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。
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)”。
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。
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上(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。
<code>selectionkey key = channel.register(selector, selectionkey.op_read);</code>
<code>while</code><code>(</code><code>true</code><code>) {</code>
<code> </code><code>int</code> <code>readychannels = selector.select();</code>
<code> </code><code>if</code><code>(readychannels ==</code><code>0</code><code>)</code><code>continue</code><code>;</code>
<code> </code><code>set selectedkeys = selector.selectedkeys();</code>
<code> </code><code>iterator keyiterator = selectedkeys.iterator();</code>
<code> </code><code>while</code><code>(keyiterator.hasnext()) {</code>
<code>16</code>
<code>17</code>
<code>18</code>
<code>19</code>
<code>20</code>
<code>21</code>
<code> </code><code>}</code>
<code>22</code>