小師妹學JavaIO之:用Selector來發好人卡
阿新 • • 發佈:2020-06-14
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# 簡介
NIO有三寶:Buffer,Channel,Selector少不了。本文將會介紹NIO三件套中的最後一套Selector,並在理解Selector的基礎上,協助小師妹發一張好人卡。我們開始吧。
# Selector介紹
小師妹:F師兄,最近我的桃花有點旺,好幾個師兄莫名其妙的跟我打招呼,可是我一心向著工作,不想談論這些事情。畢竟先有事業才有家嘛。我又不好直接拒絕,有沒有什麼比較隱晦的方法來讓他們放棄這個想法?
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這個問題,我沉思了大約0.001秒,於是給出了答案:給他們發張好人卡吧,應該就不會再來糾纏你了。
小師妹:F師兄,如果給他們發完好人卡還沒有用呢?
那就只能切斷跟他們的聯絡了,來個一刀兩斷。哈哈。
這樣吧,小師妹你最近不是在學NIO嗎?剛好我們可以用Selector來模擬一下發好人卡的過程。
假如你的志偉師兄和子丹師兄想跟你建立聯絡,每個人都想跟你建立一個溝通通道,那麼你就需要建立兩個channel。
兩個channel其實還好,如果有多個人都想同時跟你建立聯絡通道,那麼要維持這些通道就需要保持連線,從而浪費了資源。
但是建立的這些連線並不是時時刻刻都有訊息在傳輸,所以其實大多數時間這些建立聯絡的通道其實是浪費的。
如果使用Selector就可以只啟用一個執行緒來監聽通道的訊息變動,這就是Selector。
![](https://img-blog.csdnimg.cn/20200520142919874.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_0,text_aHR0cDovL3d3dy5mbHlkZWFuLmNvbQ==,size_35,color_8F8F8F,t_70)
從上面的圖可以看出,Selector監聽三個不同的channel,然後交給一個processor來處理,從而節約了資源。
# 建立Selector
先看下selector的定義:
~~~java
public abstract class Selector implements Closeable
~~~
Selector是一個abstract類,並且實現了Closeable,表示Selector是可以被關閉的。
雖然Selector是一個abstract類,但是可以通過open來簡單的建立:
~~~java
Selector selector = Selector.open();
~~~
如果細看open的實現可以發現一個很有趣的現象:
~~~java
public static Selector open() throws IOException {
return SelectorProvider.provider().openSelector();
}
~~~
open方法呼叫的是SelectorProvider中的openSelector方法。
再看下provider的實現:
~~~java
public SelectorProvider run() {
if (loadProviderFromProperty())
return provider;
if (loadProviderAsService())
return provider;
provider = sun.nio.ch.DefaultSelectorProvider.create();
return provider;
}
});
~~~
有三種情況可以載入一個SelectorProvider,如果系統屬性指定了java.nio.channels.spi.SelectorProvider,那麼從指定的屬性載入。
如果沒有直接指定屬性,則從ServiceLoader來載入。
最後如果都找不到的情況下,使用預設的DefaultSelectorProvider。
關於ServiceLoader的用法,我們後面會有專門的文章來講述。這裡先不做多的解釋。
# 註冊Selector到Channel中
~~~java
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress("localhost", 9527));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
~~~
如果是在伺服器端,我們需要先建立一個ServerSocketChannel,繫結Server的地址和埠,然後將Blocking設定為false。因為我們使用了Selector,它實際上是一個非阻塞的IO。
> 注意FileChannels是不能使用Selector的,因為它是一個阻塞型IO。
小師妹:F師兄,為啥FileChannel是阻塞型的呀?做成非阻塞型的不是更快?
小師妹,我們使用FileChannel的目的是什麼?就是為了讀檔案呀,讀取檔案肯定是一直讀一直讀,沒有可能讀一會這個channel再讀另外一個channel吧,因為對於每個channel自己來講,在檔案沒讀取完之前,都是繁忙狀態,沒有必要在channel中切換。
最後我們將建立好的Selector註冊到channel中去。
# SelectionKey
SelectionKey表示的是我們希望監聽到的事件。
總的來說,有4種Event:
* SelectionKey.OP_READ 表示伺服器準備好,可以從channel中讀取資料。
* SelectionKey.OP_WRITE 表示伺服器準備好,可以向channel中寫入資料。
* SelectionKey.OP_CONNECT 表示客戶端嘗試去連線服務端
* SelectionKey.OP_ACCEPT 表示伺服器accept一個客戶端的請求
~~~java
public static final int OP_READ = 1 << 0;
public static final int OP_WRITE = 1 << 2;
public static final int OP_CONNECT = 1 << 3;
public static final int OP_ACCEPT = 1 << 4;
~~~
我們可以看到上面的4個Event是用位運算來定義的,如果將這個四個event使用或運算合併起來,就得到了SelectionKey中的interestOps。
和interestOps類似,SelectionKey還有一個readyOps。
一個表示感興趣的操作,一個表示ready的操作。
最後,SelectionKey在註冊的時候,還可以attach一個Object,比如我們可以在這個物件中儲存這個channel的id:
~~~java
SelectionKey key = channel.register(
selector, SelectionKey.OP_ACCEPT, object);
key.attach(Object);
Object object = key.attachment();
~~~
object可以在register的時候傳入,也可以呼叫attach方法。
最後,我們可以通過key的attachment方法,獲得該物件。
# selector 和 SelectionKey
我們通過selector.select()這個一個blocking操作,來獲取一個ready的channel。
然後我們通過呼叫selector.selectedKeys()來獲取到SelectionKey物件。
在SelectionKey物件中,我們通過判斷ready的event來處理相應的訊息。
# 總的例子
接下來,我們把之前將的串聯起來,先建立一個小師妹的ChatServer:
~~~java
public class ChatServer {
private static String BYE_BYE="再見";
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress("localhost", 9527));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(512);
while (true) {
selector.select();
Set