高性能聊天系统
作者：板桥banq
1.2.6 非堵塞I/O
传统网络系统运行的性能瓶颈通常在I/O读写，包括对端口和文件的操作。过去，当打开一个Socket的I/O通道后，使用下列语句：
Socket socket = new Socket(url,port);
InputStream in = socket.getInputStream();
while(!Thread.interrupted()){
int byteRead = in.read();
…
}
其中，read()守候在端口边不断读取传输过来的字节内容，如果读取不到任何字节内容，read()也只能等待，这会使得整个程序系统被锁住，影响程序系统继续做其他事情。一个普遍的改进办法就是开设线程，让线程去等待或轮询。但是，这种做法相当耗费资源的。更主要的是，当线程轮询后，若有事件发生，只有等到线程下次轮询时才会知道。即没有一种这样的途径：当有事件发生时，能够主动发出通知。
在前面讨论中，非堵塞I/O 作为Reactor模式的实现，实际上提供了一种事件发生、自我激活、主动通知的机制。因此使用非堵塞I/O将大大提高系统的I/O处理性能。
非堵塞I/O中有3个重要的类：Selector、SelectionKey 和Channel。
Selector 实际是一个Reactor类，主要监视管理一系列SelectionKey，每个SelectionKey代表一种Channel和Selector之间的关系。在某个Channel上如果发生某种连接事件，Selector将会自动激活产生一个SelectionKey对象。即SelectionKey属于事件对象（Event Object），是动态的，每发生一个连接事件就产生一个SelectionKey对象。
从被激活的SelectionKey中，外界可以知道每个Channel发生的具体事件类型，这些事件包括：是否发生连接、是否可以读或者是否可以写等。
从以上分析可以看出，Selector有自我激活的能力。使用Selector时，只要告诉它需要关注的特定事件，Selector将会一直监视这种特定事件，一旦发生，就发出通知。类似火警警报器，一旦发现失火事件，立即会主动激活报警。
由于Selector只负责事件发生，不负责事件处理，事件处理是由开发者编制程序实现，因此，使用者需要自己建立一套获取发生事件的机制。
总之，非堵塞I/O的使用包括两大部分：注册事件和获取事件。下面将简单演示一下这两部分的使用实现。
首先，需要向Selector注册外界感兴趣的事件，创建Selector对象如下：
Selector selector = Selector.open();
或
Selector
selector = SelectorProvider.provider().openSelector();
Selector是一个观察者，那么它观察谁？当然是连接通道Channel，这种Channel是一种SelectableChannel，即可以和Selector发生联系的Channel。SelectableChannel常用的有两种：SocketChannel和ServerSocketChannel，这两种SelectableChannel的区别是可注册的事件不一样：
· ServerSocketChannel 对应事件：OP_ACCEPT。
· SocketChannel 对应事件：OP_CONNECT、OP_READ、OP_WRITE。
后者一般使用在服务器端，可以从中知道有无可以接受的客户端连接。创建ServerSocketChannel如下：
ServerSocketChannel sc = ServerSocketChannel.open();
创建一个ServerSocketChannel后，需要将其和主机端口进行绑定，例如和192.168.0.1的8009端口绑定：
InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("192.168.0.1", 8009);
sc.socket().bind(address);
sc.configureBlocking(false); //设置为非堵塞
现在如果需要从这个ServerSocketChanne了解有无可接受的客户端连接，语法如下：
SelectionKey acceptKey
= sc.register( selector, SelectionKey.OP_ACCEPT )
上面一条语句是用Selector注册ServerSocketChannel实例，返回一个Key实例，通常SelectionKey对象都是线程安全型的，但是修改感兴趣的事件操作时，这个方法是被标记为同步的，即在调用interestOps()方法时会锁定一段时间，因此，实际应用中，如果有一个以上的线程来调用同一个Selector对象时，需要使用Selector.wakeup()来解锁。
以上非堵塞I/O的注册事件工作已经准备就绪，那么，在正常运行中，如果Selector发现了事先注册的事件，如何传递出来呢？ 这就需要建立一个事件获取通道。
其实，获取事件时，只要执行语句selector.select()，这将触发系统内部自动检查所有使用这个Selector注册的Channel状态。如果在某个Channel发现有感兴趣事件发生，这条语句的返回结果将大于0，通过这个信息外界可以知道有网络连接事件发生了，那么又如何知道是哪个具体Channel发生的呢？
使用selector.selectedKeys()获取一个SelectionKey结果集，遍历这个结果集，通过每个SelectionKey就可以找到发生事件的Channel，这样可以从这个Channel进行读写数据，如图1-7所示。
图1-7 非堵塞I/O原理图
图1-7基本展示了非堵塞I/O的原理结构，这部分结构主要实现了Reactor模式中的事件到达部分，当有读或写等任何实现注册的事件发生时，可以从Selector中获得相应的SelectionKey，从SelectionKey可以找到相应的Channel，从而能获得客户端发送过来的数据。