1. 概述

說(shuō)明一下：該文章并不是啥拿來(lái)就用的文章，而是一篇幫助理解這些組件關(guān)系的文章，因?yàn)?，我在使用這些組件的時(shí)候就一直困惑他們之間的關(guān)系。我就用一篇文章總結(jié)一下我梳理的結(jié)果

java NIO中文為非阻塞IO，其中非阻塞的實(shí)現(xiàn)最主要就依賴于我們標(biāo)題中提到的這個(gè)組件：Selector，本文就將詳細(xì)介紹一下這個(gè)組件及其配套設(shè)施。

在介紹之前，我先對(duì)這個(gè)組件的作用做一個(gè)總結(jié)：Selector通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用，獲取操作系統(tǒng)中的就緒事件，selector定義了四種四件：OP_ACCEPT、OP_CONNECT、OP_READ、OP_WRITE

一旦某個(gè)事件就緒了，就可以做相應(yīng)的處理，比如一個(gè)連接剛過(guò)來(lái)，會(huì)觸發(fā)connect，然后觸發(fā)accapt，我們都可以為這些事件提供相應(yīng)的處理。這樣相對(duì)于原來(lái)的阻塞IO來(lái)說(shuō)，可以不影響代碼向下執(zhí)行，通過(guò)不斷輪詢事件的方式，起到了非阻塞的作用。

2. Selector組件介紹

首先，看看這個(gè)Selector組件，該組件是NIO的核心組件。selector是一個(gè)查詢系統(tǒng)就緒事件的組件，配套在Channel中使用，可以讓多個(gè)Channel注冊(cè)到某個(gè)selector中，然后通過(guò)select方法，可以查詢就緒事件。

2.1 創(chuàng)建與關(guān)閉

調(diào)用Selector的靜態(tài)方法open通過(guò)系統(tǒng)提供的 selector provider得到selector對(duì)象，通過(guò) close方法關(guān)閉

2.2 使用介紹

在知道了創(chuàng)建以后，那么就要了解這個(gè)組件是如何使用的，首先，我們創(chuàng)建任意一個(gè)channel

注意：為了代碼整潔，下面的代碼我都去掉了異常處理模塊

ServerSocketChannel server = new ServerSocketChannel(new INetAddress("127.0.0.1", 8080));

有了channel以后，我們要將channel注冊(cè)到selector中

Selector selector = Selector.open();
SelectionKey key = server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCAPT);

這里，我們將channel注冊(cè)到了selector中，并添加了一個(gè)ACCAPT事件，這個(gè)表示該channel對(duì)accapt事件感興趣,需要selector監(jiān)聽系統(tǒng)是否accapt就緒。

事件已經(jīng)注冊(cè)好了，那么就開始讓selector開始工作吧?。?！

selector.select();
for (Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator(); it.hasNext(); ) {
  SelectionKey key = it.next();
  if(key.isAccaptable()){
      // doSomething for accapt
  }
}

通過(guò)selector調(diào)用select方法，向系統(tǒng)查詢一次事件就緒情況，并將就緒情況封裝成SelectionKey，關(guān)于SelectionKey的內(nèi)容可以參考下文中的內(nèi)容。

上面是selector的一個(gè)基本使用，那么如果又出現(xiàn)新問(wèn)題：我們一開始僅僅注冊(cè)了accapt事件，那么，假如我們現(xiàn)在要系統(tǒng)完成read的功能，而我們注冊(cè)的時(shí)候又沒寫，怎么處理呢？

我這里不直接寫代碼，大家可以跟著我的這個(gè)思路來(lái)理解一下這幾個(gè)組件之間的關(guān)系：我們知道selector是一個(gè)組件，該組件本身是沒任何感興趣的事件的，換句話說(shuō)，selector只是工具，他就負(fù)責(zé)查詢而已，那還有什么能修改感興趣的事件呢？我們這時(shí)的目光也許定格在了這個(gè)channel，channel注冊(cè)到selector以后，并添加了感興趣的事件，那么channel理應(yīng)提供了一個(gè)保存interest事件的隊(duì)列，

image.png

通過(guò)讀API文檔， 發(fā)現(xiàn)并沒有這個(gè)方法提供。其實(shí)也能夠理解：因?yàn)閟elector是組件，channel是組件，獨(dú)立的channel組件怎么能為select組件的功能提供方法呢？所以，提供方法的一定是他們的中間產(chǎn)物——SelectionKey，我們知道channel注冊(cè)進(jìn)selector的時(shí)候就可以獲取一個(gè)SelectionKey

// 使用該方法就可以更改感興趣的事件
// key 在上文代碼就是SelectionKey的一個(gè)實(shí)例
key.interestOps(int ops)
// 下面介紹這個(gè)方法兩個(gè)常見的使用
// 在原感興趣的事件基礎(chǔ)上增加READ事件
key.interestOps(key.interestOps() | SelectionKey.OP_READ);
// 在原感興趣的事件基礎(chǔ)上取消READ事件
key.interestOps(key.interestOps() & (~SelectionKey.OP_READ)

2.3 Selector組件介紹

上文已經(jīng)介紹了如何使用selector組件，通過(guò)上面我們已經(jīng)知道了selector的基本使用。那么現(xiàn)在我們看看該組件

2.3.1 select() 操作

select操作是該組件的核心。通過(guò)該操作，應(yīng)用程序會(huì)向操作系統(tǒng)為每一個(gè)注冊(cè)到該selector的channel查詢他們感興趣的事件是否準(zhǔn)備就緒。

• select操作分兩大類：

1. 調(diào)用 select(), select(long), 和 selectNow()方法。我們知道select操作事實(shí)上是阻塞式的，通過(guò)限定時(shí)間的方式，可以讓select在一定時(shí)間以后就跳出，而不會(huì)一直處在阻塞狀態(tài)。select操作以后產(chǎn)生的效果就是將已經(jīng)就緒的SelectionKey加入到其內(nèi)部的SelectedSet中。

2. 調(diào)用select(Consumer), select(Consumer,long), 和 selectNow(Consumer)不會(huì)將已經(jīng)就緒的操作放進(jìn)selectedKey中，而是通過(guò)Consumer將這個(gè)key消費(fèi)掉。

• select操作通過(guò)以下三步：

1. 首先會(huì)刪除任何一個(gè)在selector的Cancelled_Set中的SelectionKey，并將其channel注銷。這個(gè)過(guò)程以后就清空Cancelled_Set
2. 系統(tǒng)再根據(jù)每個(gè)channel感興趣的事件，并向系統(tǒng)詢問(wèn)就緒情況，然后生產(chǎn)SelectionKey。這里也有兩個(gè)情況

情況一：如果某個(gè)channel的SelectionKey并不在selector的SelectedSet中，然后通過(guò)這個(gè)操作，將該selectionKey加入到SelectedSet中，而之前在SelectedSet中的內(nèi)容將被遺棄

情況二：某個(gè)channel的SelectionKey已經(jīng)在selector的SelectedSet中，那么該內(nèi)容將保存在set中

3. 如果這些環(huán)節(jié)中向Cancel_Set中添加了內(nèi)容，那么會(huì)按照步驟一繼續(xù)執(zhí)行

• selector內(nèi)部

通過(guò)閱讀select方法的執(zhí)行流程，我們可以看到幾個(gè)重要的結(jié)構(gòu)：Selected_Set, Cancelled_Set，事實(shí)上，selector中還有要給包含兩者的全集set，一共三個(gè)set

Selected_Set 存儲(chǔ)著channel感興趣的且已經(jīng)就緒的SelectionKey

Cancelled_Set存儲(chǔ)著不要的SelectionKey，比如下次select操作的時(shí)候，我們可以看步驟一，會(huì)將與之相關(guān)的內(nèi)容清空。

image.png

3. SelectionKey介紹

通過(guò)對(duì)Selector的介紹，我們也大概明白了這個(gè)SelectionKey是什么，其實(shí)這就是連接selector組件與channel的中間產(chǎn)物。

3.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

我們一開始在分析如何修改感興趣事件的時(shí)候就提到過(guò)這個(gè)中間產(chǎn)物，那么我們具體來(lái)看看這個(gè)結(jié)構(gòu)。

該組件包含兩個(gè)set：

1. interest_set表示對(duì)于注冊(cè)進(jìn)selector的channel所感興趣的事件

2. ready_set存儲(chǔ)了那些select以后就緒的操作。該操作不能直接更新，而是在selector執(zhí)行select操作期間會(huì)更新

注意了interest_set僅僅儲(chǔ)存著channel感興趣的事件，而這些事件就緒其實(shí)是在ready_set中，select更新的也是ready_set中的值，而ready_set中的內(nèi)容又必須是在interest_set中的