Selector选择器（四）

Selector选择器

1.基本介绍

Java 的 NIO，用非阻塞的 IO 方式。可以用一个线程，处理多个的客户端连接，就会使用到 Selector(选择器)
**Selector 能够检测多个注册的通道上是否有事件发生(注意:多个 Channel 以事件的方式可以注册到同一个Selector)**，如果有事件发生，便获取事件然后针对每个事件进行相应的处理。这样就可以只用一个单线程去管理多个通道，也就是管理多个连接和请求。
只有在连接/通道真正有读写事件发生时，才会进行读写，就大大地减少了系统开销，并且不必为每个连接都创建一个线程，不用去维护多个线程
避免了多线程之间的上下文切换导致的开销

Netty 的 IO 线程 NioEventLoop 聚合了 Selector(选择器，也叫多路复用器)，可以同时并发处理成百上千个客户端连接。
当线程从某客户端 Socket 通道进行读写数据时，若没有数据可用时，该线程可以进行其他任务。
线程通常将非阻塞 IO 的空闲时间用于在其他通道上执行 IO 操作，所以单独的线程可以管理多个输入和输出通道。
由于读写操作都是非阻塞的，这就可以充分提升 IO 线程的运行效率，避免由于频繁 I/O 阻塞导致的线程挂起。
一个 I/O 线程可以并发处理 N 个客户端连接和读写操作，这从根本上解决了传统同步阻塞 I/O 一连接一线程模型，架构的性能、弹性伸缩能力和可靠性都得到了极大的提升。

2.Selector类相关方法

Selector 类是一个抽象类

3.注意事项

NIO 中的 ServerSocketChannel 功能类似 ServerSocket，SocketChannel 功能类似 Socket
selector 相关方法说明
selector.select()//阻塞
selector.select(1000);//阻塞 1000 毫秒，在 1000 毫秒后返回
selector.wakeup();//唤醒 selector
selector.selectNow();//不阻塞，立马返还

4.NIO 非阻塞网络编程原理分析图

NIO 非阻塞网络编程相关的(Selector、SelectionKey、ServerScoketChannel 和 SocketChannel) 关系梳理图

对上图的说明:

当客户端连接时，会通过 ServerSocketChannel 得到 SocketChannel
Selector 进行监听 select 方法, 返回有事件发生的通道的个数.
将 socketChannel 注册到 Selector 上, register(Selector sel, int ops), 一个 selector 上可以注册多个 SocketChannel
注册后返回一个 SelectionKey, 会和该 Selector 关联(集合)
进一步得到各个 SelectionKey (有事件发生)
在通过 SelectionKey 反向获取 SocketChannel , 方法 channel()
可以通过得到的 channel , 完成业务处理

5.实例

服务端代码

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

public class NioServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建ServerSocketChannel -> ServerSocket
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

        //得到一个Selector对象
        Selector selector = Selector.open();

        //绑定一个端口6666，在服务器端监听
        serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(6666));
        //设置非阻塞
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);

        //把serverSocketChannel注册到selector上面，关心事件为OP_ACCEPT
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        //循环等待与客户端连接
        while(true){
            //等待1秒，没有事件发送
            if(selector.select(1000)==0){
                System.out.println("服务器等待了1秒，无连接");
                continue;
            }

            //如果返回 >0，就会获取到相关的 selectionKey
            //1.如果返回的>0，表示已经获取到关注的事件
            //2.selector.selectedKeys() 返回关注事件的集合
            // 通过 selectionKeys 反向获取通道
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();

            //遍历Set<SelectionKey>，使用迭代器遍历
            Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectionKeys.iterator();

            while (keyIterator.hasNext()){
                //获取到SelectionKey
                SelectionKey key = keyIterator.next();
                //根据key 对应的通道发生的事情做相应的处理
                if(key.isAcceptable()){ //如果是OP_ACCEPT，有新的客户端连接
                    //该客户端生成一个 SocketChannel
                    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
                    System.out.println(" 客 户 端 连 接 成 功 生 成 了 一 个 socketChannel " +
                            socketChannel.hashCode());
                    //将 SocketChannel 设置为非阻塞
                    socketChannel.configureBlocking(false);

                    //将socketChannel 注册到selector，关注事件为OP_READ,同时socketChannel
                    //关联一个Buffer
                    socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(1024));
                }
                if(key.isReadable()){   //发生OP_READ
                    //通过key 反向获取到对应的channel
                    SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
                    //获取到该channel关联的buffer
                    ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
                    channel.read(buffer);
                    System.out.println("from 客户端 "+ new String(buffer.array()));
                }

                //手动从集合中移动当前的selectionKey，防止重复操作
                keyIterator.remove();

            }

        }
    }
}

客户端代码

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

public class NioClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //得到一个网络通道
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
        //设置非阻塞
        socketChannel.configureBlocking(false);
        //提供服务器端的ip和端口
        InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 6666);

        //连接服务器
        if(!socketChannel.connect(inetSocketAddress)){
            while (!socketChannel.finishConnect()){
                System.out.println("因为连接需要时间，客户端不会阻塞，可以做其他工作");
            }
        }

        //  如果连接成功，就发送消息，发送数据
        String str = "hello，netty";
        // Wraps a byte array into a buffer
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(str.getBytes());
        //发送数据，将 buffer 数据写入channel
        socketChannel.write(buffer);
        System.in.read();

    }
}