Java NIO Selector选择器源码分析

文章目录

  • 前言
  • Selector类结构
  • Selector抽象类
  • AbstractSelector
  • SelectorImpl
  • WindowsSelectorImpl
  • 三种SelectionKey集合

前言

Java NIO（New I/O）的Selector选择器是一个用于多路复用（Multiplexing）的I/O操作的关键组件。它允许一个单独的线程监视多个通道（Channel）的可读性和可写性，从而有效地管理大量并发连接。

Selector类结构

在这里插入图片描述

Selector抽象类

public abstract class Selector implements Closeable {protected Selector() { }// 创建Selector对象public static Selector open() throws IOException {return SelectorProvider.provider().openSelector();}// 检测Selector是否打开public abstract boolean isOpen();// 返回创建该Selector的Providerpublic abstract SelectorProvider provider();// 返回Key集合，key集合不能被直接修改，只有在被cancel和channel被撤销的时候key才被移除。并且不是线程安全的集合。public abstract Set<SelectionKey> keys();// 返回selected-key集合，key可以直接移除，但是不可以直接增加。并且不是线程安全的集合。public abstract Set<SelectionKey> selectedKeys();// 选择channel有IO事件的key。// 该方法是非阻塞的selection操作，如果自上次selection操作之后无channel具有IO事件，该方法会立刻返回零。// 执行该方法会立刻清除之前执行的wakeup影响。public abstract int selectNow() throws IOException;// 阻塞操作，只有在以下的状态变化时：//（1）至少有一个IO的channel（2）调用selector.wakeup方法（3）当前线程被interrupt（4）timeout时间到(毫秒)public abstract int select(long timeout)throws IOException;// 阻塞操作，返回条件与select(long timeout)类似public abstract int select() throws IOException;// 唤醒当前select阻塞的操作：如果另一个线程当前阻塞在select或select(long)方法。// 如果当前没有select阻塞，则下次执行select或select(long)则直接返回，除非selectNow同时执行；//之后select和select(long)方法会正常阻塞；// 如果在select操作之间多次调用wakeup与调用一次效果是一样的public abstract Selector wakeup();// 关闭Selector。// 调用close方法，如果当前阻塞在selection操作，就像调用wakeup方法一样会立刻中断操作// 与该selector关联的未cancelled的key将失效，它们的channel将撤销，与Selector相关的其他资源将释放。// 如果Selector已经关闭，执行这个方法将没有影响。// selector关闭之后，如果执行与selector相关的操作会报ClosedSelectorExceptionpublic abstract void close() throws IOException;}

// java.nio.channels.spi.SelectorProviderpublic static SelectorProvider provider() {synchronized (lock) {if (provider != null)return provider;return AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<SelectorProvider>() {public SelectorProvider run() {if (loadProviderFromProperty())return provider;if (loadProviderAsService())return provider;// 这里就是打开Selector的真正方法provider = sun.nio.ch.DefaultSelectorProvider.create();return provider;}});}
}

AbstractSelector

AbstractSelector主要实现了Selector的打开关闭的状态维护，支持异步关闭和中断的begin和end方法，cancelledKeys等。

public abstract class AbstractSelectorextends Selector
{private AtomicBoolean selectorOpen = new AtomicBoolean(true); // 是否打开// The provider that created this selectorprivate final SelectorProvider provider;protected AbstractSelector(SelectorProvider provider) {this.provider = provider;}// 三大key集合之一cancelledKeysprivate final Set<SelectionKey> cancelledKeys = new HashSet<SelectionKey>();void cancel(SelectionKey k) {                       // package-privatesynchronized (cancelledKeys) {cancelledKeys.add(k);}}public final void close() throws IOException {boolean open = selectorOpen.getAndSet(false);if (!open)return;implCloseSelector();// 只有在Selector未关闭的情况下调用，并且只能被调用一次。}// 关闭Selector// 这个方法被close方法调用去执行Selector的关闭操作，只有在Selector未关闭的情况下调用，并且只能被调用一次。具体参考上面close实现protected abstract void implCloseSelector() throws IOException;public final boolean isOpen() {return selectorOpen.get();}public final SelectorProvider provider() {return provider;}protected final Set<SelectionKey> cancelledKeys() {return cancelledKeys;}// 为Selector注册Channel，这个方法被AbstractSelectableChannel.register方法调用protected abstract SelectionKey register(AbstractSelectableChannel ch,int ops, Object att);protected final void deregister(AbstractSelectionKey key) {((AbstractSelectableChannel)key.channel()).removeKey(key);}// -- Interruption machinery --private Interruptible interruptor = null;// 支持异步关闭和中断的begin和end方法protected final void begin() {if (interruptor == null) {interruptor = new Interruptible() {public void interrupt(Thread ignore) {AbstractSelector.this.wakeup();}};}AbstractInterruptibleChannel.blockedOn(interruptor);Thread me = Thread.currentThread();if (me.isInterrupted())interruptor.interrupt(me);}protected final void end() {AbstractInterruptibleChannel.blockedOn(null);}}　　

SelectorImpl

SelectorImpl 是 Selector 的一个实现类，它通常不会被应用程序直接使用，而是通过 Selector.open() 方法获取一个 Selector 实例，这个实例内部可能是一个 SelectorImpl。

以下是 SelectorImpl 的一些关键功能：

  1. 注册通道：通过 register() 方法，可以将一个通道（Channel）注册到选择器（Selector）上，并指定感兴趣的操作集（如 SelectionKey.OP_READ、SelectionKey.OP_WRITE 等）。
  2. 选择操作：select() 方法允许选择器等待，直到至少有一个已注册的通道准备好进行感兴趣的操作。当 select() 方法返回时，可以通过 selectedKeys() 方法获取一个包含已就绪通道的 SelectionKey 集合。
  3. 处理已就绪的通道：一旦通过 select() 方法得知哪些通道已就绪，就可以遍历 selectedKeys() 返回的集合，并对每个已就绪的通道进行相应的处理。
  4. 取消注册和关闭：可以通过 SelectionKey 的 cancel() 方法取消通道的注册，也可以通过 close() 方法关闭选择器。

需要注意的是，SelectorImpl 的具体实现因 Java 的不同版本和不同的操作系统而有所不同。因此，在编写依赖于 SelectorImpl 的代码时，应该尽量使用 Selector 和 SelectionKey 等抽象接口，以确保代码的兼容性和可移植性。

public abstract class SelectorImpl extends AbstractSelector {protected Set<SelectionKey> selectedKeys = new HashSet();protected HashSet<SelectionKey> keys = new HashSet();private Set<SelectionKey> publicKeys;private Set<SelectionKey> publicSelectedKeys;protected SelectorImpl(SelectorProvider var1) {super(var1);if (Util.atBugLevel("1.4")) {this.publicKeys = this.keys;this.publicSelectedKeys = this.selectedKeys;} else {this.publicKeys = Collections.unmodifiableSet(this.keys);this.publicSelectedKeys = Util.ungrowableSet(this.selectedKeys);}}public Set<SelectionKey> keys() {if (!this.isOpen() && !Util.atBugLevel("1.4")) {throw new ClosedSelectorException();} else {return this.publicKeys;}}public Set<SelectionKey> selectedKeys() {if (!this.isOpen() && !Util.atBugLevel("1.4")) {throw new ClosedSelectorException();} else {return this.publicSelectedKeys;}}protected abstract int doSelect(long var1) throws IOException;private int lockAndDoSelect(long var1) throws IOException {synchronized(this) {if (!this.isOpen()) {throw new ClosedSelectorException();} else {int var10000;synchronized(this.publicKeys) {synchronized(this.publicSelectedKeys) {var10000 = this.doSelect(var1);}}return var10000;}}}public int select(long var1) throws IOException {if (var1 < 0L) {throw new IllegalArgumentException("Negative timeout");} else {return this.lockAndDoSelect(var1 == 0L ? -1L : var1);}}public int select() throws IOException {return this.select(0L);}public int selectNow() throws IOException {return this.lockAndDoSelect(0L);}public void implCloseSelector() throws IOException {this.wakeup();synchronized(this) {synchronized(this.publicKeys) {synchronized(this.publicSelectedKeys) {this.implClose();}}}}protected abstract void implClose() throws IOException;public void putEventOps(SelectionKeyImpl var1, int var2) {}protected final SelectionKey register(AbstractSelectableChannel var1, int var2, Object var3) {if (!(var1 instanceof SelChImpl)) {throw new IllegalSelectorException();} else {SelectionKeyImpl var4 = new SelectionKeyImpl((SelChImpl)var1, this);var4.attach(var3);synchronized(this.publicKeys) {this.implRegister(var4);}var4.interestOps(var2);return var4;}}protected abstract void implRegister(SelectionKeyImpl var1);void processDeregisterQueue() throws IOException {Set var1 = this.cancelledKeys();synchronized(var1) {if (!var1.isEmpty()) {Iterator var3 = var1.iterator();while(var3.hasNext()) {SelectionKeyImpl var4 = (SelectionKeyImpl)var3.next();try {this.implDereg(var4);} catch (SocketException var11) {throw new IOException("Error deregistering key", var11);} finally {var3.remove();}}}}}protected abstract void implDereg(SelectionKeyImpl var1) throws IOException;public abstract Selector wakeup();
}

WindowsSelectorImpl

//poll数组和channel数组的初始容量
private final int INIT_CAP = 8;
//select操作时，每个线程处理的最大FD数量。为INIT_CAP乘以2的幂
private final static int MAX_SELECTABLE_FDS = 1024;
//由这个选择器服务的SelectableChannel的列表
private SelectionKeyImpl[] channelArray = new SelectionKeyImpl[INIT_CAP];
//存放所有FD的包装器，主要用于poll操作
private PollArrayWrapper pollWrapper;
//注册到当前选择器上总的通道数量，初始化为1是因为实例化选择器时加入了wakeupSourceFd
private int totalChannels = 1;
//选择操作所需要的辅助线程数量。每增加一组MAX_SELECTABLE_FDS - 1个通道，就需要一个线程。
private int threadsCount = 0;
//辅助线程列表
private final List<SelectThread> threads = new ArrayList();
//创建一个Pipe实例，用于实现唤醒选择器的功能
private final Pipe wakeupPipe ;
//管道的read端FD，用于实现唤醒选择器的功能
private final int wakeupSourceFd;
//管道的write端FD，用于实现唤醒选择器的功能
private final int wakeupSinkFd;
//关闭锁，通常在注册、注销，关闭，修改选择键的interestOps时都存在竞态条件，主要保护channelArray、pollWrapper等
private Object closeLock = new Object();
//FD为键，SelectionKeyImpl为value的内部map,方便通过FD查找SelectionKeyImpl
private final FdMap fdMap = new FdMap();
//内部类SubSelector中封装了发起poll调用和处理poll调用结果的细节。由主线程调用
private final SubSelector subSelector = new SubSelector();
//选择器每次选择的超时参数
private long timeout;
//中断锁，用于保护唤醒选择器使用的相关竞态资源，如interruptTriggered
private final Object interruptLock = new Object();
//是否触发中断，唤醒选择器的重要标志，由interruptLock保护
private volatile boolean interruptTriggered = false;
//启动锁，当使用多线程处理选择器上Channel的就绪事件时，用于协调这些线程向内核发起系统调用
//辅助线程会在该锁上等待
private final WindowsSelectorImpl.StartLock startLock = new WindowsSelectorImpl.StartLock();
//完成锁，当使用多线程处理选择器上Channel的就绪事件时，用于协调这些线程从系统调用中返回
//主线程会在该锁上等待
private final WindowsSelectorImpl.FinishLock finishLock = new WindowsSelectorImpl.FinishLock();
//updateSelectedKeys调用计数器
//SubSelector.fdsMap中的每个条目都有一个的updateCount值。调用processFDSet时，当我们增加numKeysUpdated，
//会同步将updateCount设置为当前值。 这用于避免多次计算同一个选择键更新多次numKeysUpdated。
//同一个选择键可能出现在readfds和writefds中。
private long updateCount = 0L;

三种SelectionKey集合

  • 在Java NIO中，Selector对象维护了三种与SelectionKey相关的集合，这些集合在Selector的生命周期中扮演着重要角色。这三种集合分别是：

  1. 键集（Key Set）：

    • 这个集合包含了所有注册到当前Selector对象的通道的SelectionKey对象。换句话说，每当一个通道通过register()方法注册到Selector时，都会生成一个与之对应的SelectionKey，并添加到这个键集中。这个集合可以通过调用Selector的keys()方法获得。
    • 需要注意的是，键集是包含了所有注册到选择器的通道的集合，无论这些通道的事件是否就绪。

  2. 已选择键集（Selected Key Set）：

    • 当调用Selector的select()方法时，它会阻塞等待，直到至少有一个注册到它的通道上的某个事件变得就绪（例如，可读、可写等）。一旦有事件就绪，这些事件对应的SelectionKey就会被自动加入到已选择键集中。
    • 这个集合包含了上一次Selector选择期间，发生了就绪事件的通道的SelectionKey对象集合。它是键集的子集，可以通过调用Selector的selectedKeys()方法获得。
    • 在处理完一个SelectionKey后，通常需要从已选择键集中移除它，以避免重复处理。

  3. 已取消键集（Cancelled Key Set）：

    • 这个集合包含了那些已经被调用cancel()方法取消的SelectionKey对象，但是关联的通道还没有被撤销。这个集合不能直接获得，并且它始终是键集的子集。
    • 当一个SelectionKey被取消后，它并不会立即从键集中移除，而是会被加入到已取消键集中。在下次调用select()方法时，这些已取消的键会被从键集中移除。

这三种集合共同协作，使得Selector能够高效地管理多个通道的事件，并通过非阻塞的方式处理这些事件。开发者可以通过操作这些集合来监控通道的状态，处理就绪的事件，以及管理通道的注册和取消操作。

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.rhkb.cn/news/302873.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系长河编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

弹幕功能1

弹幕功能1

今天看pure-admin的时候发现有个弹幕功能 GitHub - hellodigua/vue-danmaku: 基于 Vue 的弹幕交互组件 | A danmaku component for Vue
阅读更多...
使用VPN时，Java程序无法访问远程网络的解决办法

使用VPN时，Java程序无法访问远程网络的解决办法

应用场景&#xff1a; 电脑连接VPN之后&#xff0c;Java程序无法连接远程服务&#xff0c;比如第三方接口、远程数据库连接、远程微服务等。我个人遇到的情况有连接海康威视SDK&#xff0c;influxdb以及一些微服务。 解决办法&#xff1a; 启动Java时加入参数&#xff1a;-D…
阅读更多...
Webots常用的执行器（Python版）

Webots常用的执行器（Python版）

文章目录 1. RotationalMotor2. LinearMotor3. Brake4. Propeller5. Pen6. LED 1. RotationalMotor # -*- coding: utf-8 -*- """motor_controller controller."""from controller import Robot# 实例化机器人 robot Robot()# 获取基本仿真步长…
阅读更多...
LeetCode 热题 100 题解（二）：双指针部分（1）

LeetCode 热题 100 题解（二）：双指针部分（1）

题目一&#xff1a;移动零&#xff08;No. 283&#xff09; 题目链接&#xff1a;https://leetcode.cn/problems/move-zeroes/description/?envTypestudy-plan-v2&envIdtop-100-liked 给定一个数组 nums&#xff0c;编写一个函数将所有 0 移动到数组的末尾&#xff0c;同…
阅读更多...
惠海 H4029 同步整流降压芯片IC 支持24V/36V转12V/5V/3.3V5A方案 大电流温度低

惠海 H4029 同步整流降压芯片IC 支持24V/36V转12V/5V/3.3V5A方案 大电流温度低

同步整流降压芯片IC是一种高效能的电源管理方案&#xff0c;用于将较高的输入电压&#xff08;如24V或36V&#xff09;转换为较低的输出电压&#xff08;如12V、5V或3.3V&#xff09;&#xff0c;同时提供高达5A的大电流输出。这种芯片采用同步整流技术&#xff0c;相比传统的线…
阅读更多...
自动驾驶基础技术-无迹卡尔曼滤波UKF

自动驾驶基础技术-无迹卡尔曼滤波UKF

自动驾驶基础技术-无迹卡尔曼滤波UKF Unscented Kalman Filter是解决非线性卡尔曼滤波的另一种思路&#xff0c;它利用Unscented Transform来解决概率分布非线性变换的问题。UnScented Kalman Filter不需要像Extended Kalman Filter一样计算Jacobin矩阵&#xff0c;在计算量大…
阅读更多...
Vue通过自定义指令实现元素平滑上升的动画效果。没一句废话

Vue通过自定义指令实现元素平滑上升的动画效果。没一句废话

1、演示 2、介绍 这个指令不是原生自带的&#xff0c;需要手动去书写&#xff0c;但是这辈子只需要编写这一次就好了&#xff0c;后边可以反复利用。 用到的API&#xff1a;IntersectionObserver 这里有详细介绍 3、Vue文件代码 <template><div class"container&…
阅读更多...
软件测试面试入职了，背完这写轻松上岸

软件测试面试入职了，背完这写轻松上岸

全网首发-涵盖16个技术栈 第一部分&#xff0c;测试理论&#xff08;测试基础需求分析测试模型测试计划测试策略测试案例等等&#xff09; 第二部分&#xff0c;Linux&#xff08; Linux基础Linux练习题&#xff09; 第三部分&#xff0c;MySQL&#xff08;基础知识查询练习…
阅读更多...
AI技术创业有哪些机会？

AI技术创业有哪些机会？

引言 在当今数字化时代&#xff0c;人工智能&#xff08;AI&#xff09;技术正不断地推动着各行各业的创新和变革。AI作为一项具有巨大潜力的技术&#xff0c;正在为创业者带来许多新的机会。本文将探讨AI技术创业领域中的机会&#xff0c;并通过具体的例子来说明它们。 1. 智…
阅读更多...
学习操作系统之多道批处理系统

学习操作系统之多道批处理系统

1964年IBM生产了第一台小规模集成电路计算机IBM System/360&#xff08;第三代计算机&#xff09;&#xff0c;并为该计算机开发了OS/360操作系统&#xff0c;是第一个多道批处理系统。 多道批处理的运行机制&#xff1a; 多道批处理系统同样要求事先将多道作业存放到外存上并…
阅读更多...
lora微调过程

lora微调过程

import os import pickle from transformers import AutoModelForCausalLM from peft import get_peft_config, get_peft_model, get_peft_model_state_dict, LoraConfig, TaskTypedevice "cuda:0"#1.创建lora微调基本的配置 peft_config LoraConfig(task_typeTask…
阅读更多...
Fecify站点斗篷cloak

Fecify站点斗篷cloak

斗篷cloak站点斗篷模式功能发布&#xff01;全新的应用场景&#xff0c;该模式是针对推广不用GMC&#xff0c;而是通过facebook&#xff0c;或者其他的一些平台/工具推广&#xff0c;这些推广方式的特点是&#xff1a;不需要商品的图片&#xff0c;或者说不会排查商品图片的侵权…
阅读更多...
基于数据沙箱与LLM用例自愈的UI自动化测试平台

基于数据沙箱与LLM用例自愈的UI自动化测试平台

UI自动化测试能够在一定程度上确保产品质量&#xff0c;尤其在降本提效的大背景下&#xff0c;其重要性愈发凸显。理想情况下&#xff0c;UI自动化测试不仅能够能帮我们规避不少线上问题&#xff0c;又能加快产品上线速度。然而现实却往往相去甚远&#xff0c;在多数情况下&…
阅读更多...
【React】React hooks 清除定时器并验证效果

【React】React hooks 清除定时器并验证效果

React hooks 清除定时器并验证效果 目录结构如下useTime hookClock.tsx使用useTime hookApp.tsx显示Clock组件显示时间&#xff08;开启定时器&#xff09;隐藏时间&#xff08;清除定时器&#xff09; 总结参考 目录结构如下 useTime hook // src/hooks/common.ts import { u…
阅读更多...
【随笔】Git 高级篇 -- 分离 HEAD（十一）

【随笔】Git 高级篇 -- 分离 HEAD（十一）

&#x1f48c; 所属专栏&#xff1a;【Git】 &#x1f600; 作  者&#xff1a;我是夜阑的狗&#x1f436; &#x1f680; 个人简介&#xff1a;一个正在努力学技术的CV工程师&#xff0c;专注基础和实战分享 &#xff0c;欢迎咨询&#xff01; &#x1f496; 欢迎大…
阅读更多...
Python高级

Python高级

不定长参数 位置不定长参数&#xff0c;获取参数args会整合为一个元组 def info(*args):print(arg is, args)print(type(arg) is, type(args))info(1, 2, 3, 4, a, b)# 输出 # arg is (1, 2, 3, 4, a, b) # type(arg) is <class tuple> 关键字不定长参数&#xff0c;&…
阅读更多...
VRRP虚拟路由实验（思科）

VRRP虚拟路由实验（思科）

一&#xff0c;技术简介 VRRP&#xff08;Virtual Router Redundancy Protocol&#xff09;是一种网络协议&#xff0c;用于实现路由器冗余&#xff0c;提高网络可靠性和容错能力。VRRP允许多台路由器共享一个虚拟IP地址&#xff0c;其中一台路由器被选为Master&#xff0c;负…
阅读更多...
xshell使用

xshell使用

个人笔记&#xff08;整理不易&#xff0c;有帮助点个赞&#xff09; 笔记目录&#xff1a;学习笔记目录_pytest和unittest、airtest_weixin_42717928的博客-CSDN博客 个人随笔&#xff1a;工作总结随笔_8、以前工作中都接触过哪些类型的测试文档-CSDN博客 Xshell是用于连接和管…
阅读更多...
Superset二次开发之图表标题动态化

Superset二次开发之图表标题动态化

需求：图表标题动态展示原生筛选器的值 非编辑状态 分析前端代码，找到元素对应的class=header-title 通过class查找对应的代码，核心就是这个title 路径：superset-frontend\src\dashboard\components\SliceHeader\index.tsx SliceHeader组件负责处理仪表板上某个切片（slice…
阅读更多...
C++类与对象中（个人笔记）

C++类与对象中（个人笔记）

类与对象中 类的6个默认成员函数1.构造函数1.1特性 2.析构函数2.1特性 3.拷贝构造函数3.1特性 4.赋值运算符重载4.1特性 5.日期类的实现6.const成员6.1const成员的几个问题 7.取地址及const取地址操作符重载 类的6个默认成员函数 如果一个类中什么成员都没有&#xff0c;简称为…
阅读更多...
最新文章
推荐文章

Copyright @ 2022~2023