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netty极简教程（四）：JDK Selector事件驱动以及SocketChannel的使用

标签：

Java 算法

介绍了nio中的channel概念以及FileChannel的使用: (netty极简教程（三）： nio Channel意义以及FileChannel使用)

接下来介绍下nio中的网络channel，SocketChannel以及Selector

示例源码： https://github.com/jsbintask22/netty-learning

SocketChannel

它类比bio中的Socket. 与FileChannel相比，它实现了NetworkChannel，SelectableChannel接口。

1.NetworkChannel接口代表它是一个网络字节流的连接，可以在绑定在本地网络端口进行字节流的操作；如可以 NetworkChannel bind(SocketAddress local)方法用于绑定，

而NetworkChannel setOption(SocketOption<T> name, T value)用于设置连接和进行io操作的选项，如`SO_SNDBUF

`选项用于标识发送缓冲池的大小，只有发送的字节大小达到这个值时才会真正的发送字节流

SelectableChannel接口主要有两个作用；

该连接支持多路复用，换句话说，它支持注册到多个Selector（后面介绍）上，后面可由selector询问操作系统是否有注册的事件（连接，读，写）发生，这样一个selector便可管理多个channel。

方法SelectionKey register(Selector sel, int ops)注册selector以及通知事件，SelectionKey是一个注册抽象类，可理解为连接Channel以及Selector，并且可使用该对象从selector上取消注册:void cancel();

值得注意的是，当channel关闭后，该channel也会自动从selector上注销，而当想要主动从selector注销时，必须通过SelectionKey的cancel方法，它会等到selector下一次select（询问操作系统）操作时才正式注销。

另外，它有一个int validOps()可以查看当前Channel主持的事件类型（注册时需要指定）,如SocketChannel支持的事件为，读，写，连接

该channel支持异步，连接，读操作不会再阻塞当前线程:SelectableChannel configureBlocking(boolean block)

值得注意的是，如果一个channel要注册至Selector，它必须是异步的。

ServerSocketChannel

它类比bio中的ServerSocket，用于服务端监听指定的端口从而获取对应的SocketChannel，它同样实现了NetworkChannel接口以及SelectChannel代表可以绑定端口以及注册到Selector上，它只支持Accept事件（获取连接），因为它本身是无法直接发送读取字节的 SelectionKey.OP_ACCEPT用于监听是否有新连接建立.

对于配置了异步选项的ServerSocketChannel来说，它的SocketChannel accept()将不会再阻塞，而是直接返回null。

Selector

Selector是整个nio实现非阻塞的关键，它是一个多路复用器，我们知道nio是基于事件驱动的，而这些事件从何获取感知呢？那就需要Selector来提供，它工作需要三部来完成事件驱动模型：

创建；可以直接通过open()方法来创建操作系统类型的Selector，或者手动通过AbstractSelector openSelector()来创建
注册Channel，只要实现了SelectableChannel接口都可向其注册（必须是有效事件，见上）
询问操作系统，selector可通过int select()方法返回已经注册的Channel的有效事件个数
如若在3中返回的有效事件不为0，则可调用Set<SelectionKey> selectedKeys();返回所有的SelectionKey（可获取Channel和Selector

），从而获取知道具体的事件类型，这样，我们不必再像bio一样调用accept()方法或者read方法直接阻塞（因为真正的读写操作还未到来），而是已经知道真正的读写buffer有效然后再进行后续操作，这样就成了一个真正的非阻塞

知道注意的是，虽然selectedKeys()会返回真正有效的事件，但它是以来select方法的，所以select方法也提供了阻塞与非阻塞方法：

int select()会一直阻塞直到至少有一个有效的事件
int select(long timeout)可设置超时时间，否则直接返回0
int selectNow()直接返回，不会阻塞当前线程

使用

我们结合上面的分析，将SocketChannel，ServerSocketChannel，Selector组件结合起来写一个具体例子，关键在于服务端如何监听

ServerSocketChannel  serverSocketChannel  =  ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
serverSocketChannel.bind(new  InetSocketAddress(999));
Selector  selector  =  Selector.open();  // 1

serverSocketChannel.register(selector,  SelectionKey.OP_ACCEPT);  // 2

while  (true)  {  // 3
if  (selector.select(1000)  ==  0)  {  // 4
continue;
}

Set<SelectionKey>  eventKeys  =  selector.selectedKeys();  // 5

Iterator<SelectionKey>  iterator  =  eventKeys.iterator();
while  (iterator.hasNext())  {

SelectionKey  selectionKey  =  iterator.next();
SelectableChannel  channel  =  selectionKey.channel();  // 6

// 如果是 连接已就绪事件

if  (selectionKey.isAcceptable())  {  // 7

		ServerSocketChannel  server  =  ((ServerSocketChannel) channel);

		SocketChannel  clientChannel  =  server.accept();

		clientChannel.configureBlocking(false);

		// 再将 client 注册到 selector

		clientChannel.register(selector,  SelectionKey.OP_READ,  ByteBuffer.allocate(1024));  // 8

// 如果是可读事件 说明是客户端的连接channel
}  else  if  (selectionKey.isReadable())  {  // 9
// 可将此处代码放入先程序处理，不占用 主线程循环监听cpu时间片， 类比： netty 中的 EventLoop Work线程池
		SocketChannel  client  =  (SocketChannel) channel;
		ByteBuffer  buffer  =  (ByteBuffer)  selectionKey.attachment();

		int  len  =  client.read(buffer);

		buffer.flip();

		byte[]  data  =  new  byte[buffer.remaining()];

		int  index  =  0;

		while  (len != index)  {

			data[index++]  =  buffer.get();

		}

		String  clientMsg  =  new  String(data,  StandardCharsets.UTF_8);

		System.out.println("client: "  + clientMsg);

		buffer.clear();

		client.write(ByteBuffer.wrap(("收到请求："  + clientMsg).getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));

}  else  if  (selectionKey.isWritable())  {

	//  System.out.println(selectionKey.readyOps());

}  else  {
	    System.out.println(selectionKey.readyOps());
}

iterator.remove();  // 10

}

}

将ServerSocketChannel绑定到本地端口，获取Selector
将ServerSocketChannel注册到Selector并且注册事件是 accept
开始循环使用Selector，询问操作系统
询问操作系统，是否有注册的事件发生
返回第4步中的有效的SelectionKey
从5中的key获取对应的Channel
判断事件类型，如若是accept事件代表新的连接进来
获取新的连接SocketChannel并将改Channel再次注册到Selector，注册事件是 READ
因为代表客户端的SocketChannel也注册到了该Selector，所以该事件也可能是 READ 代表字节池现在可读（read可直接读取），随后向改channel写入数据表示响应
每次事件读取完成后，需要把改事件剔除，否则下次会重复读取到该事件


SocketChannel  client  =  SocketChannel.open();  // 1

client.configureBlocking(false);

if  (!client.connect(new  InetSocketAddress("localhost",  999)))  {  // 2

if  (!client.finishConnect())  {  // 3

System.out.println("连接失败，不占用cpu资源，do other things.");

}

}

System.out.println("连接成功。.");

ByteBuffer  buffer  =  ByteBuffer.allocate(1024);

  

while  (true)  {

int  len  =  client.read(buffer);  // 4

buffer.flip();

byte[]  data  =  new  byte[buffer.remaining()];

int  index  =  0;

while  (len != index)  {

data[index++]  =  buffer.get();

}

System.out.println("server: "  +  new  String(data,  StandardCharsets.UTF_8));

buffer.clear();

client.write(ByteBuffer.wrap(("你好，我是客户端："  +  client.getLocalAddress()  +  "["  +  client.hashCode()  +  "]"  +

new  Date()).getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));

  

TimeUnit.SECONDS.sleep(2);

}