Java NIO Selector

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原创最新推荐文章于 2026-02-14 08:38:59 发布 313 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

【一次bug引发的思考】Selector的selectedKeys方法最近在写reactor的多线程模型时，遇到了一些意料之外的收获，便将博客记录在这里。 Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys(); Iterator<SelectionKey> iterator = keys.iterator(); while (iterator.hasNext()){ SelectionKey key = iterator.next(); Runnable runnable = (Runnable) 阅读详情

Selector 介绍

使用 Selector 好处：
使用更少的线程来就可以来处理通道了，相比使用多个线程，避免了线程上下文切换带来的开销。
它是Java NIO核心组件中的一个，用于检查一个或多个NIO Channel（通道）的状态是否处于可读、可写。如此可以实现单线程管理多个channels,也就是可以管理多个网络链接。

	//注册serverChannel到selector
	serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

在这里插入图片描述

Selector 的使用方法

1.Selector 的创建

Selector selector = Selector.open();

2.注册 Channel 到 Selector

channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector, Selectionkey.OP_READ);

Channel必须是非阻塞的。

所以FileChannel不适用Selector，因为FileChannel不能切换为非阻塞模式，更准确的来说是因为FileChannel没有继承SelectableChannel。Socket channel可以正常使用。

SelectableChannel抽象类有一个 configureBlocking（）方法用于使通道处于阻塞模式或非阻塞模式。

SelectableChannel

AbstractSelectableChannel

abstract SelectableChannel configureBlocking(boolean block)

register()

方法的第二个参数。这是一个“ interest集合 ”，意思是在通过Selector监听Channel时对什么事件感兴趣。可以监听四种不同类型的事件：

Connect
Accept
Read
Write
通道触发了一个事件意思是该事件已经就绪。比如某个Channel成功连接到另一个服务器称为“ 连接就绪 ”。一个Server Socket Channel准备好接收新进入的连接称为“ 接收就绪 ”。一个有数据可读的通道可以说是“ 读就绪 ”。等待写数据的通道可以说是“ 写就绪 ”。

这四种事件用SelectionKey的四个常量来表示：

SelectionKey.OP_CONNECT
SelectionKey.OP_ACCEPT
SelectionKey.OP_READ
SelectionKey.OP_WRITE

如果你对不止一种事件感兴趣，使用或运算符即可，如下：

int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

3. SelectionKey介绍

一个SelectionKey键表示了一个特定的通道对象和一个特定的选择器对象之间的注册关系。

key.attachment(); //返回SelectionKey的attachment，attachment可以在注册channel的时候指定。
key.channel(); // 返回该SelectionKey对应的channel。
key.selector(); // 返回该SelectionKey对应的Selector。
key.interestOps(); //返回代表需要Selector监控的IO操作的bit mask
key.readyOps(); // 返回一个bit mask，代表在相应channel上可以进行的IO操作。

key.interestOps():

interest集合

interest集合是你所选择的感兴趣的事件集合。用“位与”操作interest 集合和给定的SelectionKey常量，可以确定某个给定的事件是否在interest 集合中，例如：

首先interestOps（） 方法有四个参数，分别是【SelectionKey.op_read,SelectionKey.op_write,SelectionKey.op_connect,SelectionKey.op_accept】
其中 read ==1<<0  ==1 ==0000 0001

write==1<<2==4==0000 0100

connect==1<<3==8==0000 1000

accept==1<<4==16==0001 0000

我们可以通过以下方法来判断Selector是否对Channel的某种事件感兴趣

	int interestSet = selectionKey.interestOps(); 
	boolean isInterestedInAccept = (interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT；
	boolean isInterestedInConnect = (interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT)==SelectionKey.OP_CONNECT;
	boolean isInterestedInRead = (interestSet & SelectionKey.OP_READ)==SelectionKey.OP_READ;
	boolean isInterestedInWrite = (interestSet & SelectionKey.OP_WRITE)==SelectionKey.OP_WRITE;

ready

集合是通道已经准备就绪的操作的集合。JAVA中定义以下几个方法用来检查这些操作是否就绪.

//创建ready集合的方法
int readySet = selectionKey.readyOps();
//检查这些操作是否就绪的方法
key.isAcceptable();//是否可读，是返回 true
boolean isWritable()：//是否可写，是返回 true
boolean isConnectable()：//是否可连接，是返回 true
boolean isAcceptable()：//是否可接收，是返回 true

从SelectionKey访问Channel和Selector

如下：

Channel channel = key.channel();
Selector selector = key.selector();
key.attachment();

可以将一个对象或者更多信息附着到SelectionKey上，这样就能方便的识别某个给定的通道。例如，可以附加与通道一起使用的Buffer，或是包含聚集数据的某个对象。使用方法如下：

key.attach(theObject);
Object attachedObj = key.attachment();

还可以在用register()方法向Selector注册Channel的时候附加对象。如：

SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject)

4. 从Selector中选择channel

选择器维护注册过的通道的集合，并且这种注册关系都被封装在SelectionKey当中.

Selector维护的类型SelectionKey集合：

已注册的键的集合(Registered key set)
Set< SelectionKey> keys = selector.keys();
所有与选择器关联的通道所生成的键的集合称为已经注册的键的集合。
并不是所有注册过的键都仍然有效。
keys 可能是空的。这个已注册的键的集合不是可以直接修改的；试图这么做的话将引发java.lang.UnsupportedOperationException。

已取消的键的集合(Cancelled key set)

  Set< SelectionKey> keys = selector.keys();
  				while (keys.iterator().hasNext()){
  					SelectionKey next = keys.iterator().next();
  					next.isValid();
  				}

已注册的键的集合的子集，这个集合包含了 cancel() 方法被调用过的键(这个键已经被无效化)，但它们还没有被注销。这个集合是选择器对象的私有成员，因而无法直接访问。

注意：
当键被取消（可以通过isValid( ) 方法来判断）时，它将被放在相关的选择器的已取消的键的集合里。注册不会立即被取消，但键会立即失效。当再次调用 select( ) 方法时（或者一个正在进行的select()调用结束时），已取消的键的集合中的被取消的键将被清理掉，并且相应的注销也将完成。通道会被注销，而新的SelectionKey将被返回。
当通道关闭时，所有相关的键会自动取消（记住，一个通道可以被注册到多个选择器上）。当选择器关闭时，所有被注册到该选择器的通道都将被注销，并且相关的键将立即被无效化（取消）。一旦键被无效化，调用它的与选择相关的方法就将抛出CancelledKeyException。

select()方法介绍：

int select()：
阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。
select()方法返回的int值表示有多少通道已经就绪。
int select(long timeout)：
和select()一样，但最长阻塞时间为timeout毫秒。
int selectNow()：
非阻塞，只要有通道就绪就立刻返回。

一旦调用select()方法，并且返回值不为0时，则可以通过调用Selector的selectedKeys()方法来访问已选择键集合。

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
while(keyIterator.hasNext()) {
    SelectionKey key = keyIterator.next();
    if(key.isAcceptable()) {
        // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
    } else if (key.isConnectable()) {
        // a connection was established with a remote server.
    } else if (key.isReadable()) {
        // a channel is ready for reading
    } else if (key.isWritable()) {
        // a channel is ready for writing
    }
    keyIterator.remove();
}

wakeup()方法：

通过调用Selector对象的wakeup（）方法让处在阻塞状态的select()方法立刻返回
该方法使得选择器上的第一个还没有返回的选择操作立即返回。如果当前没有进行中的选择操作，那么下一次对select()方法的一次调用将立即返回。

close()方法：

通过close（）方法关闭Selector，
该方法使得任何一个在选择操作中阻塞的线程都被唤醒（类似wakeup（）），同时使得注册到该Selector的所有Channel被注销，所有的键将被取消，但是Channel本身并不会关闭。

epoll

epoll是Linux下的一种IO多路复用技术，可以非常高效的处理数以百万计的socket句柄。

epoll具体支持的FD上线值可以通过cat /proc/sys/fs/file-max查看，这个值和系统的内存关系比较大。
2G 内存定制机：162179。

内部实现大概如下：

epoll初始化时，会向内核注册一个文件系统，用于存储被监控的句柄文件，调用epoll_create时，会在这个文件系统中创建一个file节点。同时epoll会开辟自己的内核高速缓存区，以红黑树的结构保存句柄，以支持快速的查找、插入、删除。还会再建立一个list链表，用于存储准备就绪的事件。
当执行epoll_ctl时，除了把socket句柄放到epoll文件系统里file对象对应的红黑树上之外，还会给内核中断处理程序注册一个回调函数，告诉内核，如果这个句柄的中断到了，就把它放到准备就绪list链表里。所以，当一个socket上有数据到了，内核在把网卡上的数据copy到内核中后，就把socket插入到就绪链表里。
当epoll_wait调用时，仅仅观察就绪链表里有没有数据，如果有数据就返回，否则就sleep，超时时立刻返回。

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