Java NIO选择器是如何工作的

Java NIO（New I/O）选择器（Selector）是Java NIO库中的一个关键组件，它允许单个线程处理多个通道（Channel）上的I/O操作。选择器的主要作用是实现I/O多路复用，即在一个线程中同时监控多个通道的事件（如连接、读取、写入等），从而提高系统的吞吐量和性能。

选择器的工作原理如下：

1. 注册通道：首先，需要将通道（通常是SocketChannel或ServerSocketChannel）注册到选择器上，并指定感兴趣的事件（如OP_READ、OP_WRITE、OP_CONNECT等）。注册时，通道必须处于非阻塞模式。

2. 选择事件：选择器通过调用select()方法来阻塞等待事件的发生。当一个或多个通道上发生感兴趣的事件时，select()方法会返回，返回值表示有多少事件已经准备好。

3. 获取事件：当select()方法返回后，可以通过调用selectedKeys()方法获取已准备好的事件集合。然后遍历这个集合，处理每个事件。处理事件时，需要根据事件类型（如OP_READ、OP_WRITE等）执行相应的操作。

4. 清除事件：处理完一个事件后，需要从已选择键集合中移除该事件，以避免重复处理。

5. 重复步骤2-4：选择器会持续阻塞等待新的事件发生，循环执行步骤2-4。

通过这种方式，选择器可以在单个线程中同时处理多个通道上的I/O操作，避免了为每个通道创建一个线程的开销，从而提高了系统的性能。

下面是一个简单的Java NIO选择器示例：

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 NIOServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建一个选择器
        Selector selector = Selector.open();

        // 创建一个ServerSocketChannel，并将其设置为非阻塞模式
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);

        // 将ServerSocketChannel注册到选择器上，监听OP_ACCEPT事件
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        while (true) {
            // 等待事件发生
            selector.select();

            // 获取已准备好的事件集合
            Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
            Iterator<SelectionKey> iterator = selectedKeys.iterator();

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

                // 处理事件
                if (key.isAcceptable()) {
                    // 处理OP_ACCEPT事件
                    ServerSocketChannel serverChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();
                    SocketChannel clientChannel = serverChannel.accept();
                    clientChannel.configureBlocking(false);
                    clientChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                } else if (key.isReadable()) {
                    // 处理OP_READ事件
                    SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel();
                    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                    int bytesRead = clientChannel.read(buffer);
                    if (bytesRead > 0) {
                        // 处理读取到的数据
                    }
                }

                // 清除事件
                iterator.remove();
            }
        }
    }
}

这个示例中，我们创建了一个选择器，并将一个ServerSocketChannel注册到选择器上，监听OP_ACCEPT事件。当有新的客户端连接时，选择器会返回OP_ACCEPT事件，我们可以接受连接并将新的SocketChannel注册到选择器上，监听OP_READ事件。当客户端发送数据时，选择器会返回OP_READ事件，我们可以读取数据并进行处理。