【Netty】NIO 选择器 ( Selector ) 通道 ( Channel ) 缓冲区 ( Buffer ) 网络通信案例

文章目录

I . SelectionKey 简介

II . SelectionKey 事件简介

III . SelectionKey 常用 API 简介

I . SelectionKey 简介

1 . 通道注册给选择器 : 通道 ( Channel ) 注册给 选择器 ( Selector ) , 该通道就会纳入到该 选择器 ( Selector ) 管理范畴 , 选择器 ( Selector ) 可以监听通道的事件 ;

被注册的通道说明 : 这个 通道 ( Channel ) 即可以是 服务器套接字通道 ( ServerSocketChannel ) , 也可以是 套接字通道 ( SocketChannel ) ;

2 . 选择器真实类型 : 选择器 ( Selector ) 的 Selector 类是抽象类 , 其实例化的 真实类型是 WindowsSelectorImpl ;

3 . 选择器 ( Selector ) 管理 通道 ( Channel ) 的方式 : 当 通道 ( Channel ) 注册给 选择器 ( Selector ) 后 , 会返回 SelectionKey , 并将该 SelectionKey 放入 选择器 ( Selector ) 中的 HashSet<SelectionKey> keys 集合中 , 这个集合中存放了所有注册给该 选择器 ( Selector ) 的通道所代表的 SelectionKey ;

4 . 获取有事件发生的通道对应的 SelectionKey 集合 : 当 选择器 ( Selector ) 监听到有事件发生 , 此时只能监听到事件发生的个数 , 不知道具体的情况 ; 这就需要自己去 调用 选择器 ( Selector ) 的 selectedKeys() 方法 , 此时返回的是 Set<SelectionKey> 类型的集合 , 因为同事可能有多个通道有事件发生 , 这里可以一次性处理多个通道的事件 ;

II . SelectionKey 事件简介

SelectionKey 中的事件 , 就是 选择器 ( Selector ) 注册通道时 , 需要指明 , 监听这个通道的哪些事件 ;

SelectionKey 中定义了四种事件 : 数据读取 ( OP_READ ) , 数据写出 ( OP_WRITE ) , 连接 ( OP_CONNECT ) , 接受连接 ( OP_ACCEPT ) ;

1 . 接受连接 ( OP_ACCEPT ) 事件 :

① 适用场景 : 服务器端 服务器套接字通道 ( ServerSocketChannel ) 注册该事件给 选择器 ( Selector ) , 选择器 ( Selector ) 可以监听到客户端的连接请求 ;

② 代码示例 : 下面的代码作用是 , 将 ServerSocketChannel 通道的 SelectionKey.OP_ACCEPT 事件注册给 选择器 ( Selector ) , 当有客户端连接服务器的时候 , 就会触发 选择器 的监听方法 ;

//将 serverSocketChannel 通道注册给 选择器 ( Selector ), 这里注册连接事件
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

③ OP_ACCEPT 常量原型 : 该常量定义在 SelectionKey.java 类中 , 该值的大小是 1 << 4 , 0b10000 ( 二进制 ) , 0x10 ( 十六进制 ) , 16 ( 十进制 ) ;

/**
 * Operation-set bit for socket-accept operations.
 *
 * <p> Suppose that a selection key's interest set contains
 * <tt>OP_ACCEPT</tt> at the start of a <a
 * href="Selector.html#selop">selection operation</a>.  If the selector
 * detects that the corresponding server-socket channel is ready to accept
 * another connection, or has an error pending, then it will add
 * <tt>OP_ACCEPT</tt> to the key's ready set and add the key to its
 * selected-key&nbsp;set.  </p>
 */
public static final int OP_ACCEPT = 1 << 4;

2 . 读取数据 ( OP_READ ) 事件 :

① 适用场景 : 服务器端 套接字通道 ( SocketChannel ) 注册该事件给 选择器 ( Selector ) , 选择器 ( Selector ) 可以监听到客户端的 数据写入到服务器 , 也就是说 服务器端需要执行 读取数据 的工作 ;

② 代码示例 : 下面的代码作用是 , 将 SocketChannel 通道的 SelectionKey.OP_READ 事件注册给 选择器 ( Selector ) , 当有客户端上传数据的时候 , 就会触发 选择器 的监听方法 ;

//注册通道 : 将 SocketChannel 通道注册给 选择器 ( Selector )
//关注事件 : 关注事件时读取事件, 服务器端从该通道读取数据
//关联缓冲区 :
sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(1024));

③ OP_READ 常量原型 : 该常量定义在 SelectionKey.java 类中 , 该值的大小是 1 << 0 , 0b1 ( 二进制 ) , 0x1 ( 十六进制 ) , 1 ( 十进制 ) ;

/**
 * Operation-set bit for read operations.
 *
 * <p> Suppose that a selection key's interest set contains
 * <tt>OP_READ</tt> at the start of a <a
 * href="Selector.html#selop">selection operation</a>.  If the selector
 * detects that the corresponding channel is ready for reading, has reached
 * end-of-stream, has been remotely shut down for further reading, or has
 * an error pending, then it will add <tt>OP_READ</tt> to the key's
 * ready-operation set and add the key to its selected-key&nbsp;set.  </p>
 */
public static final int OP_READ = 1 << 0;

3 . 写出数据 ( OP_WRITE ) 事件 :

① 适用场景 : 将通道 ( Channel ) 注册给 选择器 ( Selector ) , 注册该 写出数据 ( OP_WRITE ) 事件 , 如果选择器触发该事件 , 表示该 向该 通道 ( Channel ) 写出数据了 ;

② OP_WRITE 常量原型 : 该常量定义在 SelectionKey.java 类中 , 该值的大小是 1 << 2 , 0b100 ( 二进制 ) , 0x4 ( 十六进制 ) , 4 ( 十进制 ) ;

/**
 * Operation-set bit for write operations.
 *
 * <p> Suppose that a selection key's interest set contains
 * <tt>OP_WRITE</tt> at the start of a <a
 * href="Selector.html#selop">selection operation</a>.  If the selector
 * detects that the corresponding channel is ready for writing, has been
 * remotely shut down for further writing, or has an error pending, then it
 * will add <tt>OP_WRITE</tt> to the key's ready set and add the key to its
 * selected-key&nbsp;set.  </p>
 */
public static final int OP_WRITE = 1 << 2;

、

4 . 连接 ( OP_CONNECT ) 事件 :

① 适用场景 : 将通道 ( Channel ) 注册给 选择器 ( Selector ) , 注册该 连接 ( OP_CONNECT ) 事件 , 如果选择器触发该事件 , 表示该 发起网络 Socket 连接了 ;

② OP_WRITE 常量原型 : 该常量定义在 SelectionKey.java 类中 , 该值的大小是 1 << 3 , 0b1000 ( 二进制 ) , 0x8 ( 十六进制 ) , 8 ( 十进制 ) ;

/**
 * Operation-set bit for socket-connect operations.
 *
 * <p> Suppose that a selection key's interest set contains
 * <tt>OP_CONNECT</tt> at the start of a <a
 * href="Selector.html#selop">selection operation</a>.  If the selector
 * detects that the corresponding socket channel is ready to complete its
 * connection sequence, or has an error pending, then it will add
 * <tt>OP_CONNECT</tt> to the key's ready set and add the key to its
 * selected-key&nbsp;set.  </p>
 */
public static final int OP_CONNECT = 1 << 3;

III . SelectionKey 常用 API 简介

1 . 获取 NIO 三大组件 选择器 ( Selector ) , 通道 ( Channel ) , 缓冲区 ( Buffer ) 方法 :

① 获取 选择器 ( Selector ) : Selector selector() , 调用该方法获取对应的 选择器 ( Selector ) ;

② 获取 通道 ( Channel ) : SelectableChannel channel() , 调用该方法 获取对应绑定的 通道 ( Channel ) ;

③ 获取 缓冲区 ( Buffer ) : Object attach(Object ob) , 调用该方法 获取 注册的 通道 ( Channel ) 对应的 缓冲区 ( Buffer ) ;

④ 代码示例 : 这是上一篇博客中 NIO 通信案例中的 服务器端的部分代码 , 涉及到了获取 通道 和 缓冲区 操作 ;

//获取 通道 ( Channel ) : 通过 SelectionKey 获取
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
//获取 缓冲区 ( Buffer ) : 获取到 通道 ( Channel ) 关联的 缓冲区 ( Buffer )
ByteBuffer byteBuffer = (ByteBuffer) key.attachment();

2 . 事件相关的方法 :

① 设置或更改监听事件 : interestOps(int ops) , 设置 或 改变 选择器 ( Selector ) 关联的事件 ;

② 判定事件类型 :

是否是 OP_READ 事件 : boolean isReadable() ;

是否是 OP_WRITE 事件 : boolean isWritable() ;

是否是 OP_CONNECT 事件 : boolean isConnectable() ;

是否是 OP_ACCEPT 事件 : boolean isAcceptable() ;