NIO三大核心之选择器（Selector）

选择器（Selector）

基本介绍

用一个线程，处理多个客户端连接，就会用到NIO的Selector（选择器）。

Selector能够检测多个注册的服务端通道上是否有事件发生。如果有事件发生，便获取事件，然后针对每个事件进行响应的处理。

这样可以用单线程去管理多个通道，也就是管理多个连接和请求。

在没有选择器的情况下，每个连接对应一个请求，但是连接不能马上发送消息，所以会产生资源浪费。

有了选择器之后，只有在通道真正有读写事件发生时，才会进行读写。这样大大减小了系统开销，不必为每个连接创建一个线程，不用去维护多个线程，避免了多线程上下文切换导致的开销。

常用API介绍

1. Selector是一个抽象类

   classDiagram
   direction BT
   class KQueueSelectorImpl
   class PollSelectorImpl
   class Selector
   class SelectorImpl
   
   KQueueSelectorImpl  -->  SelectorImpl 
   PollSelectorImpl  -->  SelectorImpl 
   SelectorImpl  -->  Selector 

   如果图片无法查看，请看这里

   

   常用方法：

   Selector.open();// 得到一个选择器对象

   Selector.select();// 阻塞，监控所有注册的通道，当有对应的事件时，会将SelectionKey放入集合内部并返回事件数量

   Selector.select(1000);// 阻塞1000毫秒，监控所有注册的通道，当有对应的事件时，会将SelectionKey放入集合内部并返回

   Selector.selectedKeys;// 返回存有SelectionKey的集合

2. SelectionKey

   

   • 常用方法
     • SelectionKey.isAcceptable();// 是否是连接继续事件
     • SelectionKey.isConnectable();// 是否是连接就绪事件
     • SelectionKey.isReadable();// 是否是读就绪事件
     • SelectionKey.isWritable();// 是否是写就绪事件
   • SelectionKey中定义的4种事件
     • SelectionKey.OP_ACCEPT;// 接收连接继续事件，表示服务器监听到了客户端连接，服务器可以接受这个连接了
     • SelectionKey.OP_CONNECT;// 连接就绪事件，表示客户端与服务器连接已经建立成功
     • SelectionKey.OP_READ;// 读就绪事件，表示通道中已经有了可以读取的数据，可以执行读操作
     • SelectionKey.OP_WRITE;// 写就绪事件，表示可以向通道写数据了

Selector编码

服务端

• 实现步骤

  1. 打开一个服务端通道
  2. 绑定对应的端口号
  3. 通道默认是阻塞的，需要设置为非阻塞
  4. 创建选择器
  5. 将服务端通道注册到选择器上，并指定注册监听的事件为OP_ACCEPT
  6. 检查选择器是否有事件
  7. 获取事件集合
  8. 判断事件是否是客户端连接事件SelectionKey.isAcceptable()
  9. 得到客户端通道,并将通道注册到选择器上, 并指定监听事件为OP_READ
  10. 判断是否是客户端读就绪事件SelectionKey.isReadable() 11. 得到客户端通道,读取数据到缓冲区
  11. 给客户端回写数据
  12. 从集合中删除对应的事件, 因为防止二次处理.

• 代码实现

  /**
   * 基于选择器实现服务端
   *
   * @name: NIOSelectorServer
   * @author: terwer
   * @date: 2022-04-18 23:07
   **/
  public class NIOSelectorServer {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          // 1. 打开一个服务端通道
          ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
          // 2. 绑定对应的端口号
          serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(9999));
          // 3. 通道默认是阻塞的，需要设置为非阻塞
          serverSocketChannel.configureBlocking(false);
  
          // 4. 创建选择器
          Selector selector = Selector.open();
          // 5. 将服务端通道注册到选择器上,并指定注册监听的事件为OP_ACCEPT
          serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
          System.out.println("服务端已启动");
  
          while (true) {
              // 6. 检查选择器是否有事件
              int select = selector.select(2000);
  
              if (select == 0) {
                  continue;
              }
  
              // 7. 获取事件集合
              Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
  
              Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
              while (iterator.hasNext()) {
                  // 8. 判断事件是否是客户端连接事件SelectionKey.isAcceptable()
                  SelectionKey key = iterator.next();
                  // 9. 得到客户端通道,并将通道注册到选择器上, 并指定监听事件为OP_READ
                  if (key.isAcceptable()) {
                      SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
                      System.out.println("客户端已链接:" + socketChannel);
                      // 设置为非阻塞
                      socketChannel.configureBlocking(false);
                      socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                  }
  
                  // 10. 判断是否是客户端读就绪事件SelectionKey.isReadable()
                  if (key.isReadable()) {
                      // 11. 得到客户端通道,读取数据到缓冲区
                      SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
                      ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                      int read = channel.read(byteBuffer);
                      if (read > 0) {
                          System.out.println("获取到的客户端消息:" + new String(byteBuffer.array(), 0, read));
  
                          // 12. 给客户端回写数据
                          channel.write(ByteBuffer.wrap("给客户端的回复".getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));
  
                          channel.close();
                      }
                  }
  
                  // 13. 从集合中删除对应的事件, 因为防止二次处理.
                  iterator.remove();
              }
          }
      }
  }

客户端

同NIOClient。

运行结果