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Java中的Selector概述

在Java NIO（New IO）里，Selector是一个核心组件，它属于选择器类，位于java.nio.channels包中。Selector能够让单个线程同时监控多个Channel的IO事件，像连接就绪、读就绪、写就绪等。这一特性实现了多路复用，大大提升了系统在处理大量并发连接时的性能。

Selector在NIO中的作用

减少线程开销：传统的IO模型里，每个连接都需要一个独立的线程来处理，随着连接数量的增多，线程数量也会相应增加，这会带来大量的线程创建和切换开销。而Selector可以让一个线程管理多个Channel，减少了线程数量，降低了系统资源的消耗。
提高并发处理能力：通过Selector，线程可以在多个Channel之间快速切换，当某个Channel有事件发生时，线程才会去处理该事件，从而提高了系统的并发处理能力。

使用Selector实现多路复用的步骤

1. 创建Selector

可以通过Selector类的静态方法open()来创建一个Selector实例。

Selector selector = Selector.open();

2. 创建可选择的Channel并注册到Selector

并非所有的Channel都能被选择，只有继承自SelectableChannel的Channel才可以，如SocketChannel和ServerSocketChannel。创建Channel后，需要将其配置为非阻塞模式，并注册到Selector上，同时指定要监听的事件类型。

// 创建ServerSocketChannel
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
// 绑定端口
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8080));
// 配置为非阻塞模式
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
// 注册到Selector，并监听连接事件
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

3. 轮询Selector的就绪事件

通过Selector的select()方法来轮询已经就绪的Channel，该方法会阻塞直到有一个或多个Channel有就绪事件发生。

while (true) {
    // 阻塞直到有就绪事件发生
    int readyChannels = selector.select();
    if (readyChannels == 0) continue;

    // 获取所有就绪的SelectionKey
    Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
    Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();

    while (keyIterator.hasNext()) {
        SelectionKey key = keyIterator.next();

        if (key.isAcceptable()) {
            // 处理连接事件
            ServerSocketChannel serverChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();
            SocketChannel socketChannel = serverChannel.accept();
            socketChannel.configureBlocking(false);
            socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
        } else if (key.isReadable()) {
            // 处理读事件
            SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            int bytesRead = socketChannel.read(buffer);
            if (bytesRead > 0) {
                buffer.flip();
                byte[] data = new byte[buffer.remaining()];
                buffer.get(data);
                System.out.println("Received: " + new String(data));
            }
        }

        // 处理完事件后，移除该SelectionKey
        keyIterator.remove();
    }
}

完整示例代码

下面是一个完整的使用Selector实现多路复用的示例代码：

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class SelectorExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建Selector
            Selector selector = Selector.open();

            // 创建ServerSocketChannel
            ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
            // 绑定端口
            serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8080));
            // 配置为非阻塞模式
            serverSocketChannel.configureBlocking(false);
            // 注册到Selector，并监听连接事件
            serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

            System.out.println("Server started and listening on port 8080");

            while (true) {
                // 阻塞直到有就绪事件发生
                int readyChannels = selector.select();
                if (readyChannels == 0) continue;

                // 获取所有就绪的SelectionKey
                Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
                Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();

                while (keyIterator.hasNext()) {
                    SelectionKey key = keyIterator.next();

                    if (key.isAcceptable()) {
                        // 处理连接事件
                        ServerSocketChannel serverChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();
                        SocketChannel socketChannel = serverChannel.accept();
                        socketChannel.configureBlocking(false);
                        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                        System.out.println("New connection accepted: " + socketChannel.getRemoteAddress());
                    } else if (key.isReadable()) {
                        // 处理读事件
                        SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
                        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                        int bytesRead = socketChannel.read(buffer);
                        if (bytesRead > 0) {
                            buffer.flip();
                            byte[] data = new byte[buffer.remaining()];
                            buffer.get(data);
                            System.out.println("Received: " + new String(data));
                        } else if (bytesRead == -1) {
                            // 客户端关闭连接
                            System.out.println("Connection closed: " + socketChannel.getRemoteAddress());
                            socketChannel.close();
                        }
                    }

                    // 处理完事件后，移除该SelectionKey
                    keyIterator.remove();
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

代码解释

创建Selector：使用Selector.open()方法创建一个Selector实例。
创建ServerSocketChannel：创建一个ServerSocketChannel并绑定到指定端口，将其配置为非阻塞模式，并注册到Selector上，监听连接事件。
轮询就绪事件：使用selector.select()方法阻塞等待就绪事件的发生，当有事件发生时，遍历所有就绪的SelectionKey，根据事件类型进行相应的处理。
处理事件：根据SelectionKey的事件类型（如OP_ACCEPT、OP_READ）进行相应的处理，处理完事件后，移除该SelectionKey。

通过以上步骤，就可以使用Selector实现多路复用，让一个线程同时处理多个Channel的IO事件。