NIO之坑：徹底理解NIO Selector

Selector是什麼

• Selector是一個或多個SelectableChannel對象的多路複用器.

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如何建立一個Selector對象

• 一個selector對象能夠經過調用Selector.open()來建立，這個工廠方法會使用系統默認的selector provider來建立一個新的selector對象。或者咱們還能夠經過實現抽象類SelectorProvider自定義一個selector provider，調用new SelectorProviderImpl().openSelector()來建立它。
• 除非調用selector.close()，不然該selector將會一直保持打開狀態。

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如何將selectable channel註冊到selector中

SelectionKey key = channel.register(selector,Selectionkey.XXX); 
複製代碼

• 經過channel的register方法，將channel註冊到給定的selector中，並返回一個表示註冊關係的SelectionKey 對象。

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selector如何維護selection keys

• 一個selector維護着三個selection keys集合:

  • key set 包含着全部selectionKeys，當前全部註冊到selector中的channel返回的註冊關係SelectionKey都包含在內，這個集合能夠經過selector.keys() 方法返回。

  • selected-key set 包含着一部分selectionKeys，其中的每一個selectionKey所關聯的channel在selection operation期間被檢測出至少 準備好 了一個能夠在興趣集中匹配到的操做。這個集合能夠經過調用selector.selectedKeys()方法返回。selected-key set 必定是 key set 的子集。

  • cancelled-key set 也包含着一部分selectionKeys，其中的每一個selectionKey都已經被取消，可是所關聯channel尚未被撤銷登記。cancelled-key set 不可以被直接返回，但也必定是 key set 的子集。

  對於一個新建立的selector其中這三個集合都是空着的。

  經過channel的register方法，一個selectionKey被增長到selector的 key set 中。

  不管經過channel.close()仍是經過selectionKey.cancel()來取消一個selectionKey ，這個selectionKey都會被當即添加到selector的 cancelled-key set 中，可是所關聯的channel並無當即被撤銷登記，直到發生下次 selection operations, 這些channel才被從selector中撤銷登記，與此同時這些Cancelled keys纔會被從這個selector的全部selectionKey set（多是_key set_、selected-key set、cancelled-key set）中移除，可是不會影響這些集合自己。

  在 selection operations 期間，一些selectionKey會被選中添加到 selected-key set 中。其中的每一個key能夠經過selectiedKeys.remove()或selectiedKeys.iterator().remove()直接從 selected-key set 中移除，除此以外不可以經過任何方式被直接移除。特殊的，selected-key set 中的keys還能夠在 selection operations 期間被間接移除。可是是不能夠直接向 selected-key set 添加key的。

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selector如何選擇就緒channel

• 每次 selection operation 期間， keys均可以從selector's selected-key set 被添加或者移除，同時也能夠從它的 key 和 cancelled-key sets 被移除。 selection operation 能夠被觸發經過執行selector.select()，selector.select(long)，和selector.selectNow() 方法，而且這些方法涉及到如下三個步驟：

1. 首先每一個位於 cancelled-key set 中的key會從每一個包含它的key集合中被移除，而且對應的channel會被撤銷登記。這個步驟使得 cancelled-key set 變爲空。

2. 查詢底層操做系統來得到關於selector中剩餘channel的就續事件從 selection operation 開始截止到此刻的更新狀況，只要哪一個channel的就續事件的更新部分有至少一個與興趣集中的操做匹配上，那麼將會執行如下兩個動做：

   1. 若是這個channel's key 沒有存在 於 selected-key set 那麼將它添加到這個集合中，並將它的就緒操做集(ready-operation set)修改爲 只包含使得channel被報告就緒的操做，任何先前記錄在就緒操做集中的就緒信息都會被丟棄。

   2. 不然，若是這個channel's key 存在 於 selected-key set ，那麼就保留就緒操做集中先前的就緒信息，並將這些 使得channel被報告就緒的操做 寫入進去；總而言之，系統底層會經過按位與&操做更新當前就緒集。

   若是這些Key的興趣集爲空，那麼 selected-key set 和 keys'的就續集(ready-operation sets)都不會被更新。

3. 若是在步驟（2）正在進行時將任何key添加到 cancelled-key set，則按步驟（1）處理它們。

• selection operations 是否會阻塞等待一個或多個通道準備就緒，以及等待多長時間，這是三種選擇方法之間惟一的本質區別。

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selector線程安全嗎

多線程併發狀況下Selectors自己是線程安全的，可是他們所持有的key sets不是線程安全的。

selection operations 按順序在selector自己，key set 和 selected-key set 上同步。 它們還在上面的步驟（1）和（3）期間在 canceled-key set 上同步。

在 selection operations 期間改變key的興趣集，對於本次操做將不會產生任何影響；它們的影響將會再下次 selection operations 期間發生。

selectionKey可能會被取消，channel可能隨時關閉。 所以，在一個或多個選擇器的key集中存在並不意味着selectionKey有效或其channel是開放的。有可能另外一個線程取消selectionKey或關閉一個channel，應用程序代碼應該當心地同步並檢查這些條件。

一個線程經過selector.select()或selector.select(long)方法產生的阻塞能夠被其餘線程用如下三種方式的任意一種來中斷：

• By invoking the selector's wakeup() method,

• By invoking the selector's close() method, or

• By invoking the blocked thread's interrupt() method, in which case its interrupt status will be set and the selector's wakeup() method will be invoked.

selector.close() 在 selection operations 期間會順序的同步selectorand all three key sets 。

一個selector的 key set 和 selected-key set 一般狀況下是線程不安全的。若是一個線程想要修改這個集合，須要同步控制它。經過key集合的iterator()方法返回的Iterators提供了快速失敗（fail-fast）：若是在建立迭代器以後修改了set，除了經過調用迭代器本身的remove() 方法以外，將拋出ConcurrentModificationException 。