Селектор

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 его не закроют 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 возвращает метод keys.

• Набор выбранных ключей — это набор ключей, каналы которых в ходе предшествующей операции выбора, добавляющей ключи или обновляющей ключи в наборе, были обнаружены как готовые к выполнению хотя бы одной операции, указанной в наборе интересов ключа. Этот набор возвращает метод selectedKeys. Набор выбранных ключей всегда является подмножеством набора ключей.

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

В только что созданном селекторе все три набора пусты.

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

Ключ добавляется в набор отмененных ключей своего селектора при отмене — как при закрытии его канала, так и при вызове метода cancel. Отмена ключа приводит к снятию регистрации его канала во время следующей операции выбора; в этот момент ключ удаляется из всех наборов ключей селектора.

Ключи добавляются в набор выбранных ключей операциями выбора. Ключ можно напрямую удалить из набора выбранных ключей, вызвав метод remove этого набора или метод remove итератора iterator, полученного из набора. Все ключи можно удалить из набора выбранных ключей, вызвав метод clear этого набора. Напрямую добавлять ключи в набор выбранных ключей нельзя.

Выбор

Операция выбора запрашивает у базовой операционной системы обновленные сведения о готовности каждого зарегистрированного канала выполнять какие-либо операции, указанные в наборе интересов его ключа. Существует две формы операции выбора:

1. Методы select(), select(long) и selectNow() добавляют в набор выбранных ключей ключи каналов, готовых выполнять операцию, либо обновляют набор готовых операций у ключей, уже находящихся в наборе выбранных ключей.

2. Методы select(Consumer), select(Consumer, long) и selectNow(Consumer) выполняют действие над ключом каждого канала, готового выполнять операцию. 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 который он входит, а регистрация его канала снимается. После этого шага набор отмененных ключей становится пустым.

2. У базовой операционной системы запрашиваются обновленные сведения о готовности каждого оставшегося канала выполнять какие-либо операции, указанные в наборе интересов его ключа на момент начала операции выбора. Для канала, готового выполнять хотя бы одну такую операцию, 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 только те операции, к которым канал, согласно текущим сведениям, готов. Любые ранее сохраненные в наборе готовности сведения отбрасываются.

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

   Если у всех ключей в наборе ключей на момент начала этого шага пустые наборы интересов, то не обновляются ни набор выбранных ключей, ни наборы готовых операций ключей.

3. Если во время выполнения шага (2) в набор отмененных ключей были добавлены ключи, они обрабатываются так же, как на шаге (1).

Единственное существенное различие между тремя методами выбора заключается в том, блокируется ли операция выбора в ожидании готовности одного или нескольких каналов и, если блокируется, то 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 который он входит, а регистрация его канала снимается. После этого шага набор отмененных ключей становится пустым.

2. У базовой операционной системы запрашиваются обновленные сведения о готовности каждого оставшегося канала выполнять какие-либо операции, указанные в наборе интересов его ключа на момент начала операции выбора.

   Для канала, готового выполнять хотя бы одну такую операцию, набор готовых операций ключа этого канала устанавливается так, чтобы в нем были указаны только те операции, к которым готов канал, а метод select вызывается для обработки ключа канала с помощью указанного действия. Перед вызовом действия любые ранее сохраненные в наборе готовности сведения отбрасываются.

   Если канал готов выполнять более одной операции, действие может быть вызвано несколько раз с ключом канала, а набор готовых операций может изменяться и содержать подмножество операций, к которым готов канал. Если для одного и того же ключа действие вызывается несколько раз, его набор готовых операций никогда не содержит биты операций, которые присутствовали в наборе при предыдущих вызовах действия в ходе той же операции выбора.

3. Если во время выполнения шага (2) в набор отмененных ключей были добавлены ключи, они обрабатываются так же, как на шаге (1).

Параллельное выполнение

Селектор и его набор ключей безопасны для использования несколькими одновременно работающими потоками. Однако наборы выбранных ключей и отмененных ключей не являются потокобезопасными.

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

Изменения наборов интересов ключей селектора, внесенные во время выполнения 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, что другой поток отменит ключ или закроет канал, прикладной код должен при необходимости обеспечить синхронизацию и проверить эти условия.

Поток, заблокированный в 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 для него будет установлен признак прерывания, а метод wakeup селектора будет вызван.

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

Набор ключей селектора безопасен для использования несколькими одновременно работающими потоками. Операции получения элементов из набора ключей обычно не блокируются и 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 некоторый момент времени начиная с момента создания итератора или сплитератора. Они не выбрасывают исключение ConcurrentModificationException.

Как правило, набор выбранных ключей селектора небезопасен для использования несколькими одновременно работающими потоками. Если такой поток может напрямую изменить набор, доступ к нему следует контролировать, синхронизируясь на самом наборе. Итераторы, возвращаемые методами iterator набора, работают по принципу fail-fast: если набор изменен после создания итератора любым способом, кроме вызова собственного метода remove итератора, будет выброшено исключение ConcurrentModificationException.