Класс Selector

Селектор можно создать, вызвав метод open этого класса, который использует системный selector provider по умолчанию для создания нового селектора. Селектор также можно создать, вызвав метод openSelector пользовательского поставщика селекторов. Селектор остается открытым, пока он не будет закрыт с помощью метода close.

Регистрация выбираемого канала в селекторе представлена объектом SelectionKey. Селектор поддерживает три набора ключей выбора:

• Набор ключей содержит ключи, представляющие текущие регистрации каналов этого селектора. Этот набор возвращается методом keys.

• Набор выбранных ключей — это набор ключей, каналы которых во время предыдущей операции выбора были обнаружены готовыми как минимум к одной из операций, указанных в наборе интересующих операций ключа, добавляющей ключи или обновляющей ключи в наборе. Этот набор возвращается методом selectedKeys. Набор выбранных ключей всегда является подмножеством набора ключей.

• Набор отмененных ключей — это набор ключей, которые были отменены, но чьи каналы еще не были удалены из регистрации. Этот набор недоступен напрямую. Набор отмененных ключей всегда является подмножеством набора ключей.

Все три набора пусты у только что созданного селектора.

Ключ добавляется в набор ключей селектора как побочный эффект регистрации канала с помощью метода register канала. Отмененные ключи удаляются из набора ключей во время операций выбора. Сам набор ключей нельзя изменять напрямую.

Ключ добавляется в набор отмененных ключей своего селектора при отмене — при закрытии его канала или вызове метода cancel. Отмена ключа приведет к удалению регистрации его канала во время следующей операции выбора; тогда ключ будет удален из всех наборов ключей селектора.

Ключи добавляются в набор выбранных ключей операциями выбора. Ключ можно непосредственно удалить из набора выбранных ключей, вызвав метод remove набора или метод remove объекта iterator, полученного из набора. Все ключи можно удалить из набора выбранных ключей, вызвав метод clear набора. Нельзя непосредственно добавлять ключи в набор выбранных ключей.

Выбор

Операция выбора запрашивает у базовой операционной системы сведения об обновлении готовности каждого зарегистрированного канала к выполнению любой из операций, указанных в наборе интересующих операций его ключа. Существует два вида операций выбора:

1. Методы select(), select(long) и selectNow() добавляют в набор выбранных ключей ключи каналов, готовых к выполнению операции, или обновляют набор готовых операций ключей, уже находящихся в наборе выбранных ключей.

2. Методы select(Consumer), select(Consumer, long) и selectNow(Consumer) выполняют действие над ключом каждого канала, готового к выполнению операции. Эти методы не добавляют ключи в набор выбранных ключей.

Операции выбора, добавляющие ключи в набор выбранных ключей

Во время каждой операции выбора ключи могут добавляться в набор выбранных ключей селектора и удаляться из него, а также удаляться из его наборов ключей и отмененных ключей. Выбор выполняется методами select(), select(long) и selectNow() и состоит из трех шагов:

1. Каждый ключ из набора отмененных ключей удаляется из каждого набора ключей, в котором он содержится, а его канал удаляется из регистрации. После этого шага набор отмененных ключей становится пустым.

2. У базовой операционной системы запрашиваются сведения об обновлении готовности каждого оставшегося канала к выполнению любой из операций, указанных в наборе интересующих операций его ключа на момент начала операции выбора. Для канала, готового хотя бы к одной такой операции, выполняется одно из следующих действий:

   1. Если ключ канала еще не находится в наборе выбранных ключей, он добавляется в этот набор, а набор готовых операций изменяется так, чтобы в нем были указаны ровно те операции, к которым канал, согласно текущим данным, готов. Любые сведения о готовности, ранее сохраненные в наборе готовых операций, отбрасываются.

   2. В противном случае ключ канала уже находится в наборе выбранных ключей, поэтому набор его готовых операций изменяется так, чтобы в нем были указаны новые операции, к которым, согласно данным, канал готов. Любые сведения о готовности, ранее сохраненные в наборе готовых операций, сохраняются; другими словами, набор готовности, возвращенный базовой системой, побитово объединяется с текущим набором готовых операций ключа.

   Если у всех ключей, находившихся в наборе ключей в начале этого шага, пустые наборы интересующих операций, то ни набор выбранных ключей, ни наборы готовых операций ключей не обновляются.

3. Если во время выполнения шага (2) в набор отмененных ключей были добавлены какие-либо ключи, они обрабатываются, как описано в шаге (1).

Единственное принципиальное различие между тремя методами выбора заключается в том, блокируется ли операция выбора в ожидании готовности одного или нескольких каналов и, если блокируется, на какое время.

Операции выбора, выполняющие действие над выбранными ключами

Во время каждой операции выбора ключи могут удаляться из наборов ключей, выбранных ключей и отмененных ключей селектора. Выбор выполняется методами select(Consumer), select(Consumer,long) и selectNow(Consumer) и состоит из трех шагов:

1. Каждый ключ из набора отмененных ключей удаляется из каждого набора ключей, в котором он содержится, а его канал удаляется из регистрации. После этого шага набор отмененных ключей становится пустым.

2. У базовой операционной системы запрашиваются сведения об обновлении готовности каждого оставшегося канала к выполнению любой из операций, указанных в наборе интересующих операций его ключа на момент начала операции выбора.

   Для канала, готового хотя бы к одной такой операции, набор готовых операций ключа канала устанавливается таким образом, чтобы в нем были указаны ровно те операции, к которым готов канал, после чего вызывается метод select, чтобы обработать ключ канала. Любые сведения о готовности, ранее сохраненные в наборе готовых операций, отбрасываются перед вызовом действия.

   Если канал готов более чем к одной операции, действие может быть вызвано несколько раз, при этом ключ канала и набор готовых операций изменяются так, чтобы включать подмножество операций, к которым готов канал. Если действие вызывается для одного и того же ключа несколько раз, его набор готовых операций никогда не содержит биты операций, которые были в наборе при предыдущих вызовах действия в рамках одной операции выбора.

3. Если во время выполнения шага (2) в набор отмененных ключей были добавлены какие-либо ключи, они обрабатываются, как описано в шаге (1).

Параллельное выполнение

Селектор и его набор ключей можно безопасно использовать из нескольких параллельно работающих потоков. Однако его набор выбранных ключей и набор отмененных ключей небезопасны для такого использования.

Операции выбора синхронизируются сначала на самом селекторе, затем на наборе выбранных ключей. Кроме того, во время описанных выше шагов (1) и (3) они синхронизируются на наборе отмененных ключей.

Изменения наборов интересующих операций ключей селектора, выполненные во время операции выбора, не влияют на эту операцию; они будут учтены при следующей операции выбора.

Ключи можно отменить, а каналы закрыть в любой момент. Поэтому наличие ключа в одном или нескольких наборах ключей селектора не означает, что ключ действителен или его канал открыт. Если существует вероятность того, что другой поток отменит ключ или закроет канал, прикладной код должен при необходимости тщательно синхронизировать доступ и проверять эти условия.

Поток, заблокированный во время операции выбора, может быть прерван другим потоком одним из трех способов:

• вызовом метода wakeup селектора;

• вызовом метода close селектора; или

• вызовом метода interrupt заблокированного потока; в этом случае устанавливается его статус прерывания и вызывается метод wakeup селектора.

Метод close синхронизируется на селекторе и его наборе выбранных ключей в том же порядке, что и операция выбора.

Набор ключей селектора можно безопасно использовать из нескольких параллельно работающих потоков. Операции получения данных из набора ключей обычно не блокируются, поэтому могут выполняться одновременно с новыми регистрациями, добавляющими элементы в набор, или с этапами отмены операций выбора, удаляющими ключи из набора. Итераторы и сплитераторы возвращают элементы, отражающие состояние набора в какой-либо момент начиная с момента создания итератора или сплитератора. Они не вызывают исключение ConcurrentModificationException.

Как правило, набор выбранных ключей селектора небезопасен для использования из нескольких параллельно работающих потоков. Если такой поток может напрямую изменять набор, доступ к нему следует контролировать, синхронизируясь на самом наборе. Итераторы, возвращаемые методами iterator набора, являются быстро завершающимися: если набор изменен после создания итератора любым способом, кроме вызова собственного метода remove итератора, будет выброшено исключение ConcurrentModificationException.