前言

上一章節我們理解了Java NIO三大核心，以及重點講解了Buffer的原理和幾個使用場景，其中也用到了channel。這一章我們來理解一下selector,結合channel來做一個c/s通訊。

理解Selector 和 Channel

Selector 選擇器，也叫多路複用器，可以同時處理多個使用者端連線，多路複用器採用輪詢機制來選擇有讀寫事件的使用者端連結進行處理。

通過 Selector ，一個 I/O 執行緒可以並行處理 N 個使用者端連線和讀寫操作，這解決了傳統同步阻塞 I/O 一連線一執行緒模型，架構的效能、彈性伸縮能力和可靠性都得到了極大的提升。

由於它的讀寫操作都是非阻塞的，這就可以充分提升 IO 執行緒的執行效率，避免由於頻繁 I/O 阻塞導致的執行緒掛起。

這裡在整理一下它的工作原理，如圖：
在這裡插入圖片描述
Selector ：多路複用器(也叫選擇器)的作用就是提供給SocketChannel通道來註冊，然後Selector會輪詢的去監聽通道通道的讀寫事件從而做出相應的IO處理，它的工作流程如下：

首先需要建立一個ServerSocketChannel，它類似於(ServerSocket)需要指定一個監聽的IP和Port。需要注意的是ServerSocketChannel為了相容BIO，預設是阻塞的，可以通過ServerSocketChannel#configureBlocking(false)來指定為NIO模式。

通過ServerSocketChannel 可以獲取一個使用者端的SocketChannel ,使用者端的SocketChannel 需要註冊到Selector上,然後每個通道都會對應一個SelectionKey
選擇器可以通過Selector.open() 建立，然後將 ServerSocketChannel 註冊給Selector 。選擇器的 Selector#select() 方法可以選擇有事件的通道(SocketChannel )，並返回已就緒的通道數量.事件型別包括：「連線」，「接收」，「讀」,「寫」。
如果 Selector#select() 返回值大於0代表某些通道有事件發生，可以通過 selector.selectedKeys() 來得到所有有事件通道的SelectionKey。

然後可以通過SelectionKey方向拿到SocketChannel ，從而將SocketChannel 中的資料讀取到Buffer中，完成IO操作。

ServerSocketChannel

ServerSocketChannel 是伺服器端用來用來監聽使用者端Socket連結，通過accept方法可以獲取使用者端SocketChannel，從而將 SocketChannel 註冊到Selector，相關方法如下

open : 建立一個 ServerSocketChannel 通道
bind(SocketAddress local）：設定伺服器端監聽的地址和埠號
configureBlocking(boolean block) ：設定阻塞或非阻塞模式，取值 false 表示採用非阻塞模式
accept() ：接受一個連線，返回代表這個連線的通道物件SocketChannel
register(Selector sel, int ops)：把當前通道註冊到選擇器，並設定監聽事件

SocketChannel

一個使用者端連結伺服器端就會產生通道：ServerChannel ，需要註冊到Selector，被Selector監聽通道的讀寫事件。ServerChannel 負責具體的讀寫，把緩衝區的資料寫入通道，或者把通道中的資料寫入緩衝區。

open() ：得到一個 SocketChannel 通道
configureBlocking(boolean block)：設定阻塞或非阻塞模式，取值 false 表示採用非阻塞模式
connect(SocketAddress remote) ：連線遠端伺服器，通過SocketAddress 指定IP和埠
finishConnect()：如果connect連線失敗，就要通過finishConnect方法完成連線操作
write(ByteBuffer src) ：把ByteBuffer中的資料，往通道里寫
read(ByteBuffer dst) ：從通道里讀資料，寫入ByteBuffer
register(Selector sel, int ops, Object att): 把該通道註冊到selector,並設定監聽事件(OPS)，最後一個引數可以設定共用資料，該方法會返回一個 SelectionKey ，這個key對應了該通道。
close() ：關閉通道

SelectionKey

當 ServerChannel 註冊到Selector就會產生SelectionKey ，通過SelectionKey可以反向獲得SocketChannel通道物件，從而進行IO讀寫操作。

selector(): 通過SelectionKey 獲取得到與之關聯的 Selector 物件
channel()：得到與之關聯的通道
attachment()：得到與之關聯的共用資料
interestOps(int ops)：設定或改變監聽事件
isAcceptable()：是否可以 accept，「接收就緒」事件
isReadable()：是否可以讀
isWritable()：是否可以寫

事件包括：

	SelectionKey.OP_CONNECT : 值 16，連線就緒 ，比如：一個 channel連線到一個伺服器
	SelectionKey.OP_ACCEPT ： 值 8，接收就緒，比如：ServerSocketChannel準備好接入新的連線
	SelectionKey.OP_READ ：值 1，「讀就緒」，通道有可以讀資料可以說是
	SelectionKey.OP_WRITE ： 值 4 ，「寫就緒」 ，等待寫資料的通道可以說

Selector

負責採用輪詢方式監聽通道，當通道有讀寫事件就進行IO操作。

open() ：得到一個選擇器物件
select(long timeout)：選擇有事件的通道，將其對應的 SelectionKey 加入到內部集合中，返回通道的數量
selectedKeys() ：從內部集合中得到所有有事件 SelectionKey
keys() : 從內部集合中得到所有SelectionKey
close：關閉選擇器

綜合案例

使用selector ，ServerSocketChannel，SocketChannel完成一個 C/S 案例，

伺服器端程式碼

//通道
@Test
public void serverSocketChannelTest() throws IOException {

   //建立伺服器端通道
   ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

   //socket監聽地址和埠
   SocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1",5000);

   //和某個SocketAddress繫結
   serverSocketChannel.bind(socketAddress);

   //NIO預設採用阻塞，為了相容BIO
   serverSocketChannel.configureBlocking(false);

   //建立選擇器
   Selector selector = Selector.open();

   //通道註冊到選擇器,事件型別為：OP_ACCEPT 「接受」
   serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

   //==選擇器輪詢=======================================================================

   while(true){
       //select,選擇有事件的通道，返回有事件發生通道的key的個數  ,超時時間 1s
       if(selector.select(1000) == 0){
           System.out.println("無連線...輪詢等待...\");
           continue;
       }
       //有事件發生,得到有事件的通道的key的集合
       Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
       Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
       //遍歷key的集合
       while (iterator.hasNext()){
           //拿到每個通道的key
           SelectionKey key = iterator.next();
           //如果當前通道事件是： OP_ACCEPT ,就註冊通道
           if(key.isAcceptable()){
               //接收一個socketChannel
               SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
               System.out.println("使用者端連結成功...");
               socketChannel.configureBlocking(false);
               //把socketChannel註冊到選擇器 ，並給通道繫結一個buffer
               socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ,ByteBuffer.allocate(1024));
           }

           //如果通道事件是： OP_READ,說明通道有資料
           if(key.isReadable()){
               //通過key得到SocketChannel
               SocketChannel channel = (SocketChannel)key.channel();
               //得到channel繫結的buffer
               ByteBuffer byteBuffer = (ByteBuffer)key.attachment();
               //從通道把資料讀取到buffer
               channel.read(byteBuffer);

               System.out.println(new String(byteBuffer.array()));
           }
           //刪除當前key
           iterator.remove();
       }
   }
}

使用者端程式碼

//通道
    @Test
    public void socketChannelTest() throws IOException {
		//建立一個SocketChannel
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();

		//使用非阻塞模式
        socketChannel.configureBlocking(false);

		//連結的地址和埠
        InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 5000);
		//嘗試連結，如果使用的非同步，那麼需要使用 socketChannel.finishConnect() 來確保連線成功。
        if(!socketChannel.connect(inetSocketAddress)){
        	//如果沒連結成功，會通過while迴圈，直到 finishConnect 連結成功，跳出while
            while(!socketChannel.finishConnect()){
                System.out.println("還未完成連結...等待中...");
            }
        }

        //連結成功，把資料寫出去
        socketChannel.write(ByteBuffer.wrap("你好".getBytes()));
        System.out.println("向伺服器端傳送資料...");
        //防止使用者端結束，所以使用read()阻塞
        System.in.read();
    }

總結

本篇文章介紹了Selector ,ServerSocketChannel ，SocketChannel的作用，場景API，和三種的工作原理，並通過一個C/S綜合案例來演示三者之間的關係。

文章結束，希望對你有所幫助，你的鼓勵是我最大的動力，如果喜歡，請不要吝嗇你的一鍵三連哦！！！

三.Netty入門到超神系列-Java NIO 三大核心(selector,channel,buffer)

前言