4.1.1 選擇器，可選擇通道和選擇鍵類

現(xiàn)在，您也許還對(duì)這些用于就緒選擇的Java成員感到困惑。讓我們來區(qū)分這些活動(dòng)的零件并了解它們是如何交互的吧。圖 4-1 的UML圖使得情形看起來比真實(shí)的情況更為復(fù)雜了。看看圖 4-2，然后您會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)際上只有三個(gè)有關(guān)的類 API，用于執(zhí)行就緒選擇：

選擇器(Selector)

選擇器類管理著一個(gè)被注冊(cè)的通道集合的信息和它們的就緒狀態(tài)。通道是和選擇器一起被注冊(cè)的，并且使用選擇器來更新通道的就緒狀態(tài)。當(dāng)這么做的時(shí)候，可以選擇將被激發(fā)的線程掛起，直到有就緒的的通道。

可選擇通道(SelectableChannel)

這個(gè)抽象類提供了實(shí)現(xiàn)通道的可選擇性所需要的公共方法。它是所有支持就緒檢查的通道類的父類。FileChannel對(duì)象不是可選擇的，因?yàn)樗鼈儧]有繼承 SelectableChannel(見圖 4-2)。所有socket通道都是可選擇的，包括從管道(Pipe)對(duì)象的中獲得的通道。SelectableChannel可以被注冊(cè)到Selector對(duì)象上，同時(shí)可以指定對(duì)那個(gè)選擇器而言，那種操作是感興趣的。一個(gè)通道可以被注冊(cè)到多個(gè)選擇器上，但對(duì)每個(gè)選擇器而言只能被注冊(cè)一次。

選擇鍵(SelectionKey)

選擇鍵封裝了特定的通道與特定的選擇器的注冊(cè)關(guān)系。選擇鍵對(duì)象被SelectableChannel.register()返回并提供一個(gè)表示這種注冊(cè)關(guān)系的標(biāo)記。選擇鍵包含了兩個(gè)比特集(以整數(shù)的形式進(jìn)行編碼)，指示了該注冊(cè)關(guān)系所關(guān)心的通道操作，以及通道已經(jīng)準(zhǔn)備好的操作。

圖 4-1. 就緒選擇相關(guān)類的繼承關(guān)系圖

讓我們看看SelectableChannel的相關(guān)API方法

public abstract class SelectableChannel extends AbstractChannel implements Channel {
    // 這里僅列出部分API
    public abstract SelectionKey register(Selector sel, int ops) throws ClosedChannelException;
    public abstract SelectionKey register(Selector sel, int ops, Object att) throws ClosedChannelException;
    public abstract boolean isRegistered();
    public abstract SelectionKey keyFor(Selector sel);
    public abstract int validOps();
    public abstract void configureBlocking (boolean block) throws IOException;
    public abstract boolean isBlocking();
    public abstract Object blockingLock();
}

非阻塞特性與多元執(zhí)行特性的關(guān)系是十分密切的——以至于java.nio的架構(gòu)將兩者的 API放到了一個(gè)類中。

我們已經(jīng)探討了如何用上面列出的SelecableChannel的最后三個(gè)方法來配置并檢查通道的阻塞模式(詳細(xì)的探討請(qǐng)參考 3.5.1 小節(jié))。通道在被注冊(cè)到一個(gè)選擇器上之前，必須先設(shè)置為非阻塞模式(通過調(diào)用configureBlocking(false))。

圖 4-2. 就緒選擇相關(guān)類的關(guān)系

調(diào)用可選擇通道的register()方法會(huì)將它注冊(cè)到一個(gè)選擇器上。如果您試圖注冊(cè)一個(gè)處于阻塞狀態(tài)的通道，register()將拋出未檢查的IllegalBlockingModeException異常。此外，通道一旦被注冊(cè)，就不能回到阻塞狀態(tài)。試圖這么做的話，將在調(diào)用configureBlocking()方法時(shí)將拋出IllegalBlockingModeException異常。

并且，理所當(dāng)然地，試圖注冊(cè)一個(gè)已經(jīng)關(guān)閉的SelectableChannel實(shí)例的話，也將拋出ClosedChannelException異常，就像方法原型指示的那樣。

在我們進(jìn)一步了解register()和SelectableChannel的其他方法之前，讓我們先了解一下Selector類的API，以確保我們可以更好地理解這種關(guān)系：

public abstract class Selector {
    public static Selector open() throws IOException
    public abstract boolean isOpen();
    public abstract void close() throws IOException;
    public abstract SelectionProvider provider();
    public abstract int select() throws IOException;
    public abstract int select(long timeout) throws IOException;
    public abstract int selectNow() throws IOException;
    public abstract void wakeup();
    public abstract Set keys();
    public abstract Set selectedKeys();
}

盡管SelectableChannel類上定義了register()方法，還是應(yīng)該將通道注冊(cè)到選擇器上，而不是另一種方式。選擇器維護(hù)了一個(gè)需要監(jiān)控的通道的集合。一個(gè)給定的通道可以被注冊(cè)到多于一個(gè)的選擇器上 ，而且不需要知道它被注冊(cè)了那個(gè)Selector對(duì)象上 。將register()放在SelectableChannel上而不是Selector上，這種做法看起來有點(diǎn)隨意。它將返回一個(gè)封裝了兩個(gè)對(duì)象的關(guān)系的選擇鍵對(duì)象。重要的是要記住選擇器對(duì)象控制了被注冊(cè)到它之上的通道的選擇過程。

    public abstract class SelectionKey {
    public static final int OP_READ
    public static final int OP_WRITE
    public static final int OP_CONNECT
    public static final int OP_ACCEPT
    public abstract SelectableChannel channel();
    public abstract Selector selector();
    public abstract void cancel();
    public abstract boolean isValid();
    public abstract int interestOps();
    public abstract void interestOps (int ops);
    public abstract int readyOps();
    public final boolean isReadable()
    public final boolean isWritable()
    public final boolean isConnectable()
    public final boolean isAcceptable()
    public final Object attach (Object ob)
    public final Object attachment()
}

選擇器才是提供管理功能的對(duì)象，而不是可選擇通道對(duì)象。選擇器對(duì)象對(duì)注冊(cè)到它之上的通道執(zhí)行就緒選擇，并管理選擇鍵。

對(duì)于鍵的interest(感興趣的操作)集合和ready(已經(jīng)準(zhǔn)備好的操作)集合的解釋是和特定的通道相關(guān)的。每個(gè)通道的實(shí)現(xiàn)，將定義它自己的選擇鍵類。在register()方法中構(gòu)造它并將它傳遞給所提供的選擇器對(duì)象。

在下面的章節(jié)里，我們將了解關(guān)于這三個(gè)類的方法的更多細(xì)節(jié)。

Java nio入門教程詳解(三十二)