前言
本篇博文是《从 0 到 1 学习 Netty》中 NIO 系列的第三篇博文，次要内容是 介绍通过应用 Selector，一个独自的线程能够无效地监督多个通道，从而进步应用程序的解决效率，往期系列文章请拜访博主的 Netty 专栏，博文中的所有代码全副收集在博主的 GitHub 仓库中；
介绍
在 Java 中，Selector 是 NIO（New Input/Output）库中的一种对象，用于监控多个通道的状态，例如文件 I/O 或者网络 I/O。
Selector 的工作原理是应用 select() 办法轮询已注册的通道，获取它们的就绪状态，并返回一个已筹备好进行 I/O 操作的通道汇合。通过应用此机制，能够监督几个通道的状态，并且只有当至多一个通道处于就绪状态时才会执行 I/O 操作，从根本上防止了 CPU 的节约。
总之，Selector 是一种弱小的工具，可实现高效的 I/O 操作和网络编程，因为它可能轻松地监督多个通道的状态并在须要时对它们进行操作。
应用
1、创立 selector，治理多个 channel；
Selector selector = Selector.open();2、注册 selector 和 channel 的分割；
SelectionKey sscKey = ssc.register(selector, 0, null);
sscKey.interestOps(SelectionKey.OP_ACCEPT);SelectionKey 示意一个通道（Channel）与一个选择器（Selector）之间的注册关系。每个通道在与选择器进行注册时都会创立一个对应的 SelectionKey 对象，这个对象蕴含了对于通道和选择器的一些元数据信息。
这里 SelectionKey 调用 register() 办法指定感兴趣的事件类型，绑定的 事件类型 有以下几种：
- connect – 客户端连贯胜利时触发；
- accept – 服务器端胜利承受连贯时触发；
- read – 数据可读入时触发，有因为接管能力弱，数据暂不能读入的状况；
- write – 数据可写出时触发，有因为发送能力弱，数据暂不能写出的状况；
3、通过 selector 监听事件，并取得就绪的通道个数，若没有通道就绪，线程会被阻塞：
-
阻塞直到绑定事件产生；
int count = selector.select(); -
阻塞直到绑定事件产生，或是 超时（工夫单位为 ms）；
int count = selector.select(long timeout); -
不会阻塞，即不论有没有事件，立即返回，依据返回值查看是否有事件；
int count = selector.selectNow();
4、处理事件，SelectionKey 外部蕴含了所有产生的事件：
selector.select();
Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
while (iter.hasNext()) {SelectionKey key = iter.next();
ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();
SocketChannel sc = channel.accept();}5、整体代码如下所示：
@Slf4j
public class SelectorTest {public static void main(String[] args) {
try {
// 1. 创立选择器来治理多个 channel
Selector selector = Selector.open();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
// 通道必须设置为非阻塞模式
ssc.configureBlocking(false);
// 2. 注册 selector 和 channel 的分割
SelectionKey sscKey = ssc.register(selector, 0, null);
sscKey.interestOps(SelectionKey.OP_ACCEPT);
log.debug("Register Key: {}", sscKey);
ssc.bind(new InetSocketAddress(7999));
while (true) {
// 3. 在没有事件产生时，线程阻塞；反之，则线程复原运行
selector.select();
// 4. 处理事件，SelectionKey 外部蕴含了所有产生的事件
Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
while (iter.hasNext()) {SelectionKey key = iter.next();
log.debug("Key: {}", key);
ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();
SocketChannel sc = channel.accept();
log.debug("{}", sc);
}
}
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}
}
}运行后果：
20:22:20 [DEBUG] [main] c.s.n.c.SelectorTest - Register Key: channel=sun.nio.ch.ServerSocketChannelImpl[unbound], selector=sun.nio.ch.WindowsSelectorImpl@4f51b3e0, interestOps=16, readyOps=0
20:22:35 [DEBUG] [main] c.s.n.c.SelectorTest - Key: channel=sun.nio.ch.ServerSocketChannelImpl[/[0:0:0:0:0:0:0:0]:7999], selector=sun.nio.ch.WindowsSelectorImpl@4f51b3e0, interestOps=16, readyOps=16
20:22:35 [DEBUG] [main] c.s.n.c.SelectorTest - java.nio.channels.SocketChannel[connected local=/127.0.0.1:7999 remote=/127.0.0.1:61605]进阶
在上个阶段，咱们只是简略地应用了 selector，但对于其绑定的 事件类型 ，咱们并没有进行特地的关注，然而，在理论利用中，咱们不可能只应用一种 事件类型，因而，咱们须要改良咱们的代码；
这里咱们须要对 事件类型 进行判断，SelectionKey 正好提供了相干的办法：
改良代码如下所示：
while (true) {
// 3. 在没有事件产生时，线程阻塞；反之，则线程复原运行
selector.select();
// 4. 处理事件，SelectionKey 外部蕴含了所有产生的事件
Set<SelectionKey> keySet = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> iter = keySet.iterator();
log.debug("count: {}", keySet.size());
while (iter.hasNext()) {SelectionKey key = iter.next();
log.debug("Selection Key: {}", key);
// 5. 辨别事件类型
if (key.isAcceptable()) {ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();
SocketChannel sc = channel.accept();
sc.configureBlocking(false);
sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
log.debug("sc Key: {}", sc);
} else if (key.isReadable()) {SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
channel.read(buffer);
buffer.flip();
debugRead(buffer);
buffer.clear();}
}
}然而在运行时会发现报错空指针异样 NullPointerException：
16:42:24 [DEBUG] [main] c.s.n.c.SelectorTest - Register Key: channel=sun.nio.ch.ServerSocketChannelImpl[unbound], selector=sun.nio.ch.WindowsSelectorImpl@4f51b3e0, interestOps=16, readyOps=0
16:42:45 [DEBUG] [main] c.s.n.c.SelectorTest - count: 1
16:42:45 [DEBUG] [main] c.s.n.c.SelectorTest - Selection Key: channel=sun.nio.ch.ServerSocketChannelImpl[/[0:0:0:0:0:0:0:0]:7999], selector=sun.nio.ch.WindowsSelectorImpl@4f51b3e0, interestOps=16, readyOps=16
16:42:45 [DEBUG] [main] c.s.n.c.SelectorTest - sc Key: java.nio.channels.SocketChannel[connected local=/127.0.0.1:7999 remote=/127.0.0.1:60700]
16:43:02 [DEBUG] [main] c.s.n.c.SelectorTest - count: 2
16:43:02 [DEBUG] [main] c.s.n.c.SelectorTest - Selection Key: channel=java.nio.channels.SocketChannel[connected local=/127.0.0.1:7999 remote=/127.0.0.1:60700], selector=sun.nio.ch.WindowsSelectorImpl@4f51b3e0, interestOps=1, readyOps=1
+--------+-------------------- read -----------------------+----------------+
position: [0], limit: [6]
+-------------------------------------------------+
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 73 69 64 69 6f 74 |sidiot |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
16:43:02 [DEBUG] [main] c.s.n.c.SelectorTest - Selection Key: channel=sun.nio.ch.ServerSocketChannelImpl[/[0:0:0:0:0:0:0:0]:7999], selector=sun.nio.ch.WindowsSelectorImpl@4f51b3e0, interestOps=16, readyOps=16
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at com.sidiot.netty.c2.SelectorTest.main(SelectorTest.java:52)这是因为咱们没有及时 remove() 造成的，当调用了 server.register() 办法后，Selector 中保护了一个汇合，用于寄存 SelectionKey 以及其对应的通道；
当 Selector 的通道对应的事件产生后 ，SelecionKey 会被放到另一个汇合中，在这个汇合中，即便 SelecionKey 被应用了， 它也不会主动移除，所以在解决完一个事件后，须要手动移除迭代器中的 SelecionKey，否则会导致已被解决过的事件再次被解决，引发一些谬误，例如上述的空指针异样。
当客户端被动断开连接时，也会出现异常，控制台输入如下：
java.net.SocketException: Connection reset
at java.base/sun.nio.ch.SocketChannelImpl.throwConnectionReset(SocketChannelImpl.java:345)
at java.base/sun.nio.ch.SocketChannelImpl.read(SocketChannelImpl.java:376)
at com.sidiot.netty.c2.SelectorTest.main(SelectorTest.java:60)这是因为当客户端与服务器之间的连贯断开时，会给服务器端发送一个读事件，因而，咱们须要进行判断，当 channel.read() 的返回值为 - 1 时，示意连贯断开，须要调用 key.cancel() 办法勾销此事件；
改良代码如下所示：
if (key.isReadable()) {SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
try {int read = channel.read(buffer);
if (read == -1) {key.cancel();
channel.close();} else {buffer.flip();
debugRead(buffer);
buffer.clear();}
iter.remove();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
key.cancel();
channel.close();
iter.remove();}
}整体代码如下所示：
@Slf4j
public class SelectorTest {public static void main(String[] args) {
try {
// 1. 创立选择器来治理多个 channel
Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
// 通道必须设置为非阻塞模式
ssc.configureBlocking(false);
// 2. 注册 selector 和 channel 的分割
SelectionKey sscKey = ssc.register(selector, 0, null);
sscKey.interestOps(SelectionKey.OP_ACCEPT);
log.debug("Register Key: {}", sscKey);
ssc.bind(new InetSocketAddress(7999));
while (true) {
// 3. 在没有事件产生时，线程阻塞；反之，则线程复原运行
selector.select();
// 4. 处理事件，SelectionKey 外部蕴含了所有产生的事件
Set<SelectionKey> keySet = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> iter = keySet.iterator();
log.debug("count: {}", keySet.size());
while (iter.hasNext()) {SelectionKey key = iter.next();
log.debug("Selection Key: {}", key);
// 5. 辨别事件类型
if (key.isAcceptable()) {ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();
SocketChannel sc = channel.accept();
sc.configureBlocking(false);
sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
log.debug("sc Key: {}", sc);
iter.remove();} else if (key.isReadable()) {SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(4);
try {int read = channel.read(buffer);
if (read == -1) {key.cancel();
channel.close();} else {buffer.flip();
debugRead(buffer);
buffer.clear();}
iter.remove();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
key.cancel();
channel.close();
iter.remove();}
}
}
}
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}
}
}后记
以上就是 分析 Selector 的所有内容了，心愿本篇博文对大家有所帮忙！
参考：
- Netty API reference；
- 黑马程序员 Netty 全套教程；
📝 上篇精讲：「NIO」（二）阻塞模式与非阻塞模式
💖 我是 𝓼𝓲𝓭𝓲𝓸𝓽，期待你的关注；
👍 创作不易，请多多反对；
🔥 系列专栏：摸索 Netty：源码解析与利用案例分享