Java NIO 中 Selector 解析

什么是Selector

Selector是Java NIO框架中一个重要的组件，它可以监控多个通道（channel）的IO状况，当一个或多个通道可以进行IO操作时，Selector会自动地将通道加入到已选择的键集合SelectionKey中，并通过SelectionKey来标识这些通道，从而使得单线程能够处理多个通道。

Selector核心组成部分

Selector中主要包括以下几个核心组件：

1. SelectionKey：用于表示可选择通道和和选择器的绑定关系的标记对象。
2. SelectableChannel：可选择的通道，包括FileChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel和 DatagramChannel等通道。
3. Selector：选择器实例，用于管理所有已注册的通道。
4. SelectionKey集合：已选择键集。

Selector使用步骤

以下是使用Selector时的主要步骤：

1. 创建Selector实例。
2. 创建SelectableChannel并将其注册到Selector上。
3. 通过Selector的select()方法来轮询各个通道的IO状况。
4. 对已选择键集合中出现的每个SelectionKey进行相应的业务处理。

示例1：使用Selector对多个SocketChannel进行监听

使用Selector时，可以对多个SocketChannel进行监听。以下示例演示如何实现对多个SocketChannel的监听：

//创建Selector实例
Selector selector = Selector.open();
//创建两个SocketChannel并注册到Selector
SocketChannel channel1 = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("localhost", 8888));
channel1.configureBlocking(false);
SelectionKey key1 = channel1.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
SocketChannel channel2 = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("localhost", 9999));
channel2.configureBlocking(false);
SelectionKey key2 = channel2.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

//轮询Selector
while (true) {
    int readyChannels = selector.select();
    if (readyChannels == 0) {
        continue;
    }
    Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
    Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();
    while (keyIterator.hasNext()) {
        SelectionKey key = keyIterator.next();
        if (key.isReadable()) {
            //通道可以进行读取操作
            SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            channel.read(buffer);
        }
        keyIterator.remove();
    }
}

在上面的示例中，创建了两个SocketChannel并分别注册到Selector中，注册事件类型为SelectionKey.OP_READ，即表示对socket进行读取操作时会触发该事件。接着通过select()方法轮询各个通道的IO状况，并对已选择键集合中出现的每个SelectionKey进行相应的业务处理。

示例2：使用Selector对文件进行监听

除了对SocketChannel进行监听外，Selector还可以对文件进行监听。以下示例演示如何实现对文件的监听：

//创建Selector实例
Selector selector = Selector.open();
//通过FileChannel打开文件并注册到Selector
RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("data.txt", "rw");
FileChannel channel = file.getChannel();
channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

//轮询Selector
while (true) {
    int readyChannels = selector.select();
    if (readyChannels == 0) {
        continue;
    }
    Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
    Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();
    while (keyIterator.hasNext()) {
        SelectionKey key = keyIterator.next();
        if (key.isReadable()) {
            //通道可以进行读取操作
            FileChannel fileChannel = (FileChannel) key.channel();
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            fileChannel.read(buffer);
        }
        keyIterator.remove();
    }
}

在上面的示例中，通过FileChannel打开文件并注册到Selector中，注册事件类型为SelectionKey.OP_READ，即表示对文件进行读取操作时会触发该事件。接着通过select()方法轮询各个通道的IO状况，并对已选择键集合中出现的每个SelectionKey进行相应的业务处理。

总结

Selector是Java NIO框架中的一个重要组件，可用于监控多个通道（channel）的IO状况，从而使得单线程能够处理多个通道。使用Selector可以实现对SocketChannel和文件等的监听，与传统I/O模型相比，其具有更高的效率和更低的资源消耗。