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Java 网络编程 —— 非阻塞式编程

2023-05-14 16:26 由 低吟不作语 发表于 #后端开发

线程阻塞概述

在生活中，最常见的阻塞现象是公路上汽车的堵塞。汽车在公路上快速行驶，如果前方交通受阻，就只好停下来等待，等到公路顺畅，才能恢复行驶。

线程在运行中也会因为某些原因而阻塞。所有处于阻塞状态的线程的共同特征：放弃 CPU，暂停运行，只有等到导致阻塞的原因消除，才能恢复运行，或者被其他线程中断该线程会退出阻塞状态，并且抛出 InterruptedException

导致线程阻塞的原因主要有以下方面：

  • 线程执行了 Threadsleep(int n) 方法，线程放弃 CPU，睡眠 n ms，然后恢复运行
  • 线程要执行一段同步代码，由于无法获得相关的同步锁，只好进入阻塞状态，等到获取同步锁再恢复运行
  • 线程执行了一个对象的 wait() 方法，进入阻塞状态，只有等到其他线程执行了该对象的 notify() 或 notifyAll() 方法，才可能将其唤醒
  • 线程执行 IO 操作或进行远程通信时，会因为等待相关的资源而进入阻塞状态

进行远程通信时，在客户程序中，线程在以下情况下可能进入阻塞状态：

  • 请求与服务器建立连接时，即当线程执行 Socket 的带参数的构造方法，或执行 Socke 的 connect() 方法时，会进入阻塞状态，直到连接成功，此线程才从 Socket 的构造方法或 connect() 方法返回

  • 线程从 Socket 的输入流读入数据时，如果没有足够的数据，就会进入阻塞状态，直到读到了足够的数据，或者到达输入流的末尾，或者出现了异常，才从输入流的 read() 方法返回或异常中断

    输入流中有多少数据才算足够呢？这要看线程执行的 read() 方法的类：

    • int read()：只要输入流中有 1 字节，就算足够
    • int read(byte[] buf)：只要输入流中的字节数目与参数 buff 数组的长度相同，就算足够
    • String readLine()：只要输入流中有 1 行字符，就算足够

  • 线程向 Socket 的输出流写一批数据时，可能会进入阻塞状态，等到输出了所有的数据，或者出现异常，才从输出流的 write() 方法返回或异常中断

  • 如果调用 Socket 的 setSoLinger() 方法设置了关闭 Socket 的延迟时间，那么当线程执行 Socket 的 close() 方法时，会进入阻塞状态，直到底层 Socket 发送完所有剩余数据或者超过了 setSoLinger() 方法设置的延迟时间，才从 close() 方法返回

在服务器程序中，线程在以下情况下可能会进入阻塞状态：

  • 线程执行 ServerSocket 的 accept() 方法，等待客户的连接，直到接收到了客户连接才从 accept() 方法返回
  • 线程从 Socket 的输入流读入数据时，如果输入流没有足够的数据就会进入阻塞状态
  • 线程向 Socket 的输出流写一批数据时，可能会进入阻塞状态，等到输出了所有的数据，或者出现异常，才从输出流的 write() 方法返回或异常中断

由此可见，无论是在服务器程序还是客户程序中，当通过 Socket 的输入流和输出流读写数据时，都可能进入阻塞状态。这种可能出现阻塞的输入和输出操作被称为阻塞 IO。与此对照，如果执行输入和输出操作时，不会发生阻塞，则称为非阻塞 IO


非阻塞通信的基本思想

假如同时要做两件事：烧开水和煮粥

烧开水的步骤如下：

锅子里放水，打开煤气炉
等待水烧开 // 阻塞
关闭煤气炉，把开水灌到水壶里

煮粥的步骤如下：

锅子里放水和米，打开煤气炉
等待粥煮开 // 阻塞
调整煤气炉，改为小火
等待粥煮熟 // 阻塞
关闭煤气炉

为了同时完成两件事，一种方案是同时请两个人分别做其中的一件事，这相当于采用多线程来同时完成多个任务。还有一种方案是让一个人同时完成两件事，这个人应该善于利用一件事的空闲时间去做另一件事，这个人一刻也不应该闲着：

锅子里放水，打开煤气炉 // 开始烧开水
锅子里放水和米，打开煤气炉 // 开始煮粥
while(一直等待，直到有水烧开、粥煮开或粥煮熟事件发生) { // 阻塞
	if(水烧开)
		关闭煤气炉，把开水灌到水壶里;
	if((粥煮开)
		调整煤气炉，改为小火;
	if(粥熟)
		关闭煤气炉;
}

这个人不断监控烧水和煮粥的状态，如果发生了条件中任一事件就去处理，处理完一件事后继续监控，直到所有的任务都完成

以上工作方式也可以被运用到服务器程序中，服务器程序只需要一个线程就能同时接收客户的连接、接收各个客户发送的数据，以及向各个客户发送响应数据。服务器程序的处理流程如下：

while(一直等待，直到有接收连接就绪事件、读绪事件或写就绪事件发生) { //阻塞
	if(有客户连接)
		接收客户的连接; // 非阻塞
	if(某个socket的输入流中有可读数据)
		从输入流中读数据; // 非阻塞
	if(某个socket的输出流可以写数据)
		向输出流写数据; // 非阻塞
}

以上处理流程采用了轮询的工作方式，当某一种操作就绪，就执行该操作，否则就查看是否还有其他就绪的操作可以执行。线程不会因为某一个操作还没有就绪，就进入阻塞状态，一直傻傻地在那里等待这个操作就绪

为了使轮询的工作方式顺利进行，接收客户的连接、从输入流读数据，以及向输出流写数据的操作都应该以非阻寒的方式运行。所谓非阻塞，指当线程执行这些方法时，如果操作还没有就绪，就立即返回，而不会一直等到操作就绪


非阻塞通信 API

java.nio.channels 包提供了支持非阻塞通信的类，如下所述：

  • ServerSocketChannel：ServerSocket 的替代类，支持阻塞通信与非阻塞通信
  • SocketChannel：Socket 的替代类，支持阻塞通信与非阻塞通信
  • Selector：为 ServerSocketChannel 监控接收连接就绪事件，为 SocketChannel 监控连
    接就绪、读就绪和写就绪事件
  • SelectionKey：代表 ServerSocketChannel 以及 SocketChannel 向 Selector 注册事件的句柄。当一个 SelectionKey 对象位于 Selector 对象的 selected-keys 集合中，就表示与这个 SelectionKey 对象相关的事件发生了

ServerSocketChannel 及 SocketChannel 都是 SelectableChannel 的子类，如图所示，SelectableChannel 类及其子类都能委托 Selector 来监控它们可能发生的一些事件，这种委托过程也被称为注册事件过程

ServerSocketChannel 向 Selector 注册接收连接就绪事件的代码如下：

SelectionKey key = serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

SelectionKey 类的一些静态常量表示事件类型，ServerSockerChamnel 只可能发生一种事件：

  • SelectionKey.OP_ACCEPT：接收连接绪事件，表示至少有了一个客户连接，服务器可以接收这个连接、

SocketChannel 可能发生以下三种事件：

  • SelectionKey.OP_CONNECT：连接就绪事件，表示客户与服务器的连接已经建立成功
  • SelectionKey.OP_READ：读就绪事件，表示输入流中已经有了可读数据，可以执行读操作了
  • SelectionKey.OP_WRITE： 写就绪事件，表示已经可以向输出流写数据了

SocketChannel 提供了接收和发送数据的方法：

  • read(ByteBuffer buffer)：接收数据，把它们存放到参数指定的 ByteBuffer
  • write(ByteBuffer buffer)：把参数指定的 ByteBuffer 中的数据发送出去

ByteBuffer 表示字节缓冲区，SocketChannel 的 read() 和 write() 方法都会操纵 ByteBuffer。ByteBuffer 类继承于 Buffer 类。ByteBuffer 中存放的是字节，为了把它们转换为字符串还需要用到 Charset 类，Charset 类代表字符编码，它提供了把字节流转换为字符串（解码过程）和把字符串转换为字节流（编码过程）的实用方法

下面分别介绍 Buffer、Charset、SelectableChannel、ServerSocketChannel、SocketChannel、Selector 和 SelectionKey 的用法


缓冲区 Buffer

数据输入和输出往往是比较耗时的操作，缓冲区从两个方面提高 I/O 操作的效率：

  • 减少实际的物理读写次数
  • 缓冲区在创建时被分配内存，这块内存区域一直被重用，这可以减少动态分配和回收内存区域的次数

java.nio 包公开了 Buffer 类的 API，使得 Java 程序可以直接控制和运用缓冲区，所有的缓冲区都有以下属性：

  • 容量（capacity）：表示缓冲区可以保存多少数据
  • 极限（limit）：表示缓冲区的当前终点，不能对缓冲区中超过极限的区域进行读写操作
  • 位置（position）：表示缓冲区中下一个读写单元的位置

以上三个属性的关系为：容量 > 极限 >= 位置 >= 0

缓冲区提供了用于改变以上三个属性的方法：

// 把极限设为容量，把位置设为0
clear();
// 把极限设为位置，把位置设为 0
flip();
// 不改变极限，把位置设为0
rewind();

Buffer 类的 remaining() 方法返回缓冲区的剩余容量，取值等于 极限 - 位置

Buffer 类的 compact() 方法删除缓冲区内从 0 到当前位置 position 的内容，然后把从当前位置 position 到极限limit 的内容拷贝到 0 到 limit - position 的区域内

java.nio.Buffer 类是一个抽象类，不能被实例化。它共有 8 个具体的缓冲区类，其中最基本的缓冲区是 ByteBuffer，它存放的数据单元是字节，ByteBufer 类并没有提供公开的构造方法，但是提供了两个获得 ByteBuffer 实例的静态工厂方法：

// 返回一个ByteBuffer对象，参数capacity指定缓冲区的容量
allocate(int capacity);
// 返回一个ByteBuffer对象，参数capacity指定缓冲区的容量
// 该方法返回的缓冲区被称为直接缓冲区，能进一步提高 I/O 操作的速度
// 分配直接缓冲区的系统开销很大，因此只有在缓冲区较大并且长期存在，或经常重用时，才使用该缓冲区
directAllocate(int capacity);

除 boolean 类型以外，每种基本类型都有对应的缓冲区类，包括 CharBuffer，DoubleBuffer，FloatBuffer，IntBuffer，LongBuffer，ShortBuffer。在 CharBuffer 中存放的数据单元为字符，以此类推。还有一种缓冲区是 MappedByteBuffer，它是 ByteBuffer 的子类，能够把缓冲区和文件的某个区域直接映射

所有具体缓冲区类都提供了读写缓冲区的方法：

// 相对读，从缓冲区的当前位置读取一个单元的数据，读完后把位置加1
get();
// 绝对读，从参数 index 指定的位置读取一个单元的数据
get(int index);
// 相对写，向缓冲区的当前位置写一个单元的数据，写完后把位置加1
put(单元数据类型 data);
// 绝对写，向参数index指定的位置写入一个单元的数据
put(int index, 单元数据类型 data);

ByteBuffer 类不仅可以读取和写入一个单元的字节，还可以读取和写入 int、char、float 和 double 等基本类型的数据，例如：

getInt()
getInt(int index)

以上不带 index 参数的方法会在当前位置读取或写入数据，称为相对读写。带 index 参数的方法会在 index 参数指定的位置读取或写入数据，称为绝对读写


字符编码 Charset

java.nio.Charset 类的每个实例代表特定的字符编码类型，把字节序列转换为字符串的过程称为解码，把字符串转换为字节序列的过程称为编码

Charset 类提供了编码与解码的方法：

// 对参数str指定的字符串进行编码,把得到的字节序列存放在一个ByteBuffer对象并将其返回
ByteBuffer encode(String str);
// 对参数cb指定的字符缓冲区中的字符进行编码,把得到的字节序列存放在一个ByteBuffer对象并将其返回
ByteBuffer encode(CharBuffer cb);
// 对参数bb指定的ByteBuffer的字节序列进行解码，把得到的字符序列存放在一个CharBuffer对象并将其返回
CharBuffer decode(ByteBuffer bb);

Charset 类的静态 forName(String encode) 方法返回一个 Charset 对象，参数 encode 指定编码类型。例如以下代码创建了一个代表 GBK 编码的 Charset 对象

Charset charset = Charset.forName("GBK");

Charset 类还有一个静态方法 defaultCharset()，它返回代表本地平台的默认字符编码的 Charset 对象


通道 Channel

通道（Channel）用来连接缓冲区与数据源或数据汇（即数据目的地），数据源的数据经过通道到达缓冲区，缓冲区的数据经过通道到达数据汇

Channel 的主要层次结构如下：

java.nio.channels.Channel 接口只声明了两个方法：

// 关闭通道
close();
// 判断通道是否打开
isOpen();

Channel 接口的两个最重要的子接口是 ReadableByteChannel 和 WritableByteChannel。ReadableByteChannel 接口声明了 read(ByteBuffer dst) 方法，该方法把数据源的数据读入参数指定的 ByteBuffer 缓冲区中。WritableByteChannel 接口声明了 write(ByteBuffer src) 方法，该方法把参数指定的 ByteBuffer 缓冲区中的数据写到数据汇中

ByteChannel 接口是一个便利接口，它扩展了 ReadableByteChannel 和 WritableByteChannel 接口，因而同时支持读写操作

ScatteringByteChannel 接口扩展了 ReadableByteChannel 接口，允许分散地读取数据。分散读取数据指单个读取操作能填充多个缓冲区，ScatteringByteChannel 接口声明了 read(ByteBuffer[] dsts) 方法，该方法把从数据源读取的数据依次填充到参数指定的各个 ByteBuffer

GatheringByteChannel 扩展了 WritableByteChannel 接口，允许集中地写入数据。集中写入数据指单个写操作能把多个缓冲区的数据写到数据， GatheringByteChannel 接口声明了 write(ByteBuffer[] srcs) 方法，该方法依次把参数指定的每个 ByteBuffer 中的数写到数据汇

FileChannel 类是 Channel 接口的实现类，代表一个与文件相连的通道。该类实现了 ByteChannel、ScatteringByteChannel 和 GatheringByteChannel 接口，支持读操作、写操作、分散读操作和集中写操作。FileChannel 类没有提供公开的构造方法，因此不能用 new 语句来构造它的实例。不过，在FileInputStream、FileOutputStream 和 RandomAccessFile 类中提供了 getChannel() 方法，该方法返回相应的 FileChannel 对象

SelectableChannel 也是一种通道，它不仅支持阻塞的 I/O 操作，还支持非阻塞的 I/O。SelectableChannel 有两个子类，ServerSocketChannel 和 SocketChannel。SocketChannel 还实现了 ByteChannel 接口，具有 read(ByteBuffer dst) 和 write(ByteBuffer src) 方法

1. SelectableChannel 类

SelectableChannel 是一种支持阻塞 IO 和非阻塞 IO 的通道。在非阻塞模式下，读写数据不会阻塞，并且 SelectableChannel 可以向 Selector 注册读就绪和写就绪等事件。Selector 负责监控这些事件，等到事件发生时，比如发生了读就绪事件，SelectableChannel 就可以执行读操作了

SelectableChannel 的主要方法如下：

// 当参数block为true，表示把SelectableChannel设为阻塞模式
// 当参数block为false时，表示把SelectableChannel设为非阻塞模式
// SelectableChannel默认采用阻塞模式
// 该方法返回SelectableChannel对象本身的引用，相当于return this
public SelectableChannel configureBlocking(boolean block) throws IOException
// 以下两个方法都向Selector注册事件
public SelectionKey register(Selector sel,int ops) throws ClosedChannelException
public SelectionKey register(Selector sel,int ops,Object attachment) throws ClosedChannelException

以下是 socketChannel 向 Selector 注册读就绪和写就绪事件

SelectionKey key = socketChannel.register(selector.SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);

register() 方法返回一个 SelectionKey 对象，SeletionKey 被用来跟踪被注册的事件。第二个 register() 方法还有一个 Object 类型的参数 attachment，用于为 SelectionKey 关联附件，当被注册事件发生后，需要处理该事件时，可以从 SelectionKey 中获得这个附件，该附件可用来包含与处理这个事件相关的信息

2. ServerSocketChannel 类

ServerSocketChannel 继承自 SelectableChannel，是 ServerSocket 的替代类，通过它的静态方法 open() 来创建。每个 ServerSockeChannel 对象都与一个 ServerSocket 对象关，通过 socket() 方法返回与它关联的 ServerSocket 对象。可通过以下方式把服务器进程绑定到一个本地端口：

serverSocketChannel.socket().bind(port);

ServerSocketChannel 的主要方法如下：

// 返回一个ServerSocketChannel对象,该对象没有与任何本地端口绑定,并且处于阻塞模式
public static ServerSocketChannel open() throws IOException
// 用于接收客户的连接,如果处于非阻塞状态,当没有客户连接时就立即返回null
public SocketChannel accept() throws IOException
// 返回ServerSocketChannel所能产生的事件,这个方法总是返回SelectionKey.OP_ACCEPT
public final int validOps()
// 返回ServerSocketChannel关联的ServerSocket对象
public ServerSocket socket()

3. SocketChannel类

SockeChannel 可以被看作是 Socket 的替代类，SockeChannel 不仅继承了 SelectableChannel，而且实现了 ByteChannel。SockeChannel 同样通过它的静态方法 open() 来创建

public static SocketChannel open() throws IOException
// 带参数的构造方法还会建立与远程服务器的连接
public static SocketChannel open(SocketAddress remote) throws IOException

SocketChannel 的主要方法如下：

// 返回ServerSocketChannel所能产生的事件,这个方法总是返回以下值
// SelectionKey.OP_CONNECT | SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE
public final int validOps()
// 返回SocketChannel关联的Socket对象
public Socket socket()
// 建立远程连接,当处于非阻塞模式时,如果立即连接成功返回true,否则返回false
public boolean connect(SocketAddress remote) throws IOException
// 判断底层Socket是否已经建立远程连接
public boolean isConnected()
// 判断是否正在进行远程连接,如果远程连接操作已经开始,但还没有完成,则返回true,否则返回false
// 也就是说,无论底层Socket还没有开始连接,或者已经连接成功,该方法都会返回false
public boolean isConnectionPending()
// 试图完成连接远程服务器的操作
// 非阻塞模式下,建立连接从调用connect()方法开始,到调用finishConnect()方法结束
// 如果在调用此方法之前连接已经建立,则立即返回true,否则立即返回false
// 阻塞模式下,如果连接操作还没有完成,则会进入阻塞状态,直到连接完成，或者出现IO异常
public boolean finishConnect) throws IOException
// 从Channel读入若干字节,存放到参数指定的ByteBuffer
// 假设ByteBuffer剩余容量为r,阻塞模式下,该方法会争取读到r字节
// 如果输入流中不足r字节,就进入阻塞状态,直到读入了r字节,或者读到了输入流末尾,或者出现了IO异常
// 非阻塞模式下,该方法奉行能读到多少数据就读多少数据的原则
// 通道中的可读数据,有可能不足r字节,或者为0字节,总是立即返回
// 该方法返回实际上读入的字节数,有可能为0,如果返回-1,表示读到了输入流的末尾
public int read(ByteBuffer dst) throws IOException
// 把参数src指定的ByteBuffer的字节写到Channel
// 假设ByteBuffer剩余容量为r,阻塞模式下,该方法会争取输出r字节
// 如果底层网络的输出缓冲区不能容纳r字节,就进入阻塞状态,直到输出了r字节,或者出现了IO异常
// 非阻塞模式下,该方法奉行能输出多少数据就输出多少数据的原则,有可能不足r字节,或者为0字节,总是立即返回
// 该方法返回实际上输出的字节,有可能为0
public int write(ByteBuffer src) throws IOException

Selector 类

只要 ServerSockerChannel 以及 SocketChannel 向 Selector 注册了特定的事件，Selector 就会监控这些事件是否发生。SelectableChannel 的 register() 方法负责注册事件，该方法返回 SelectionKey 对象，该对象是用于跟踪这些被注册事件的句柄

Selector 对象中会包含三种类型的 SelectionKey 的集合：

  • all-keys：当前所有向 Selector 注册的 SelectionKey 的集合，Selector 的 keys() 方
    法返回该集合
  • selected-keys：相关事件已经被 Selector 捕获的 SelectionKey 的集合，Selector
    的 selectedKeys()方法返回该集合
  • cancelled-keys：已经被取消的 SelectionKey 的集合，Selector 没有提供访问这
    种集合的方法

当执行 SelectableChannel 的 registe() 方法，会新建一个 SelectionKey 并加入 Selector 的 all-keys 集合中。如果关闭了与 SelectionKey 对象关联的 Channel 对象，或者调用了 SelectionKey 对象的 cancel() 方法，那么这个 SelectionKey 对象就会被加入 cancelled-keys 集合，表示已经被取消，在程序下一次执行 Selector 的 select() 方法时，被取消的 SelectionKey 对象将从所有的集合（包括 all-keys 集合、selected-keys 集合和 cancelled-keys 集合）中被删除

在执行 Selector 的 select() 方法时，如果与 SelectionKey 相关的事件发生了，这个 SelectionKey 就被加入 selected-keys 集合中。程序直接调用 selected-keys 集合的 remove() 方法，或者调用它的 Iterator 的 remove() 方法，都可以从 selected-keys 集合中删除一个 SelectionKey 对象

程序不允许直接通过集合接口的 remove() 方法删除 all-keys 集合中的 SelectionKey 对象，这会导致 UnsupportedOperationException

Selector 类的主要方法如下：

// Selector的静态工厂方法,创建一个Selector对象
public static Selector open() throws IOException
// 判断Selector是否处于打开状态,Selector对象创建后就处于打开状态,当调用close()方法就进入关闭状态
public boolean isOpen()
// 返回Seleclor的all-keys集合,包含了所有与Seclector关联的SelectionKey对象
public Set<SelectionKey> keys()
// 返回相关事件已经发生的SelectionKey对象的数目
// 该方法采用非阻塞的工作方式,返回当前相关事件已经发生的SelectionKey对象的数目,如果没有,就立即返回0
public int selectNow() throws IOException
// 返回相关事件已经发生的SelectionKey对象的数目
// 该方法采用阻塞的工作方式,如果一个也没有,就进入阻塞状态,直到出现以下情况之一,就会从select()返回:
// 1.至少有一个SelectionKey的相关事件已经发生
// 2.其他线程调用了Selector的wakeup()方法
// 3.当前执行select()方法的线程被其他线程中断
// 4.超出了等待时间
public int select() throws IOException
public int select(long timeout) throws IOException
// 唤醒执行Selector的select()方法 
public Selector wakeup()
// 关闭 Selector
// 如果有其他线程正执行这个Selector的select()方法并且处于阻塞状态,这个线程会立即返回
// close()方法使得Selector占用的所有资源都被释败,所有关联的SelectionKey都被取消
public void close() throws IOException

SelectionKey 类

SelectionKey 中定义了四种事件，分别用四个 int 类型的常量来表示：

  • SelectionKey.OP_ACCEPT：接收连接就绪事件，表示服务器监听到了客户连接，服务器可以接收这个连接了，常量值为 16
  • SeiectionKey.OP_CONNECT：连接就绪事件表示客户与服务器的连接已经建立成功，常量值为 8
  • SelectionKey.OP_READ：读就绪事件，表示通道中已经有了可读数据，可以执行读操作了，常量值为 1
  • SelectionKey.OP_WRITE：写就绪事件表示已经可以向通道写数据了，常量值为 4

以上常量分别占据不同的二进制位，因此可以通过二进制的或运算来将它们进行任意组合

一个 SelectionKey 对象中包含两种类型的事件：

  • 所有感兴趣的事件：通过 SelectableChannel 的 register() 方法注册事件时，可以在参数中指定 SelectionKey 感兴趣的事件

    SelectionKey key = socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_CONNECT | SelectionKey.OP_READ);

    该代码表示这个 SelectionKey 对读就绪和写就绪事件感兴趣，与之关联的 Selector 对象会负责监控这些事件

    SelectionKey 的带参数的 interestOps(int ops) 方法也可以为 SelectionKey 对象增加一个感兴趣的事件，如下代码所示：

    key.interestOps(SelectionKey.OP_WRITE);

  • 所有已经发生的事件：SeletionKey 的 readyOps() 方法返回所有已经发生的事件，例如假定返回值为 SelectionKey.OP_WRITE | SelectionKey.OP_READ，表示读就绪和写就绪事件已经发生了，这意味着与之关联的 SocketChannel 对象可以进行读操作和写操作了

SelectionKey 的主要方法如下：

// 返回与这个SelectionKey对象关联的SelectableChannel对象
public SelectableChannel channel()
// 返回与这个SelectionKey对象关联的Selector对象
public Selector selector()
// 判断这个SelectionKey是否有效
// 当SelectionKey对象创建后,它就一直处于有效状态
// 如果调用了它的cancel()方法,或关闭了与它关联的SelectableChannel或Selector对象,它就失效
public boolean isValid()
// 使SelectionKey对象失效
public void cancel()
// 返回这个SelectionKey感兴趣的事件
public int interestOps()
// 为SelectionKey增加感兴趣的事件
public SelectionKey interestOps(int ops)
// 返回已经就绪的事件
public int readyOps()
// 判斯与之关联的SocketChannel的读就绪事件是否已经发生
public final boolean isReadable()
// 判断与之关联的SocketChannel的写就绪事件是否已经发生
public final boolean isWritable()
// 判断与之关联的SocketChannel的连接就绪事件是否已经发生
public final boolean isConnectable()
// 判断与之关联的ServerSocketChannel的接收连接就绪事件是否已经发生
public final boolean isAcceptable()
// 使SelectionKey关联一个附件,一个SelectionKey对象只能关联一个Object类型的附件
// 如果多次调用该方法,则只有最后一个附件与SelectionKey对象关联
public final Object attach(Object obj)
// 返回与SelectionKey对象关联的附件
public final Object attachment()

Channels 类

Channels 类是一个简单的工具类，提供了通道与传统的基于 IO 的流、Reader 和 Writer 之间进行转换的静态方法

ReadableByteChannel newChannel(InputStream in) // 输入流转换成读通道
WritableByteChannel newChannel(OutputStream out) // 输出流转换成写通道
InputStream newInputStream(AsynchronousByteChannel ch) // 异步通道转换成输入流
InputStream newInputStream(ReadableByteChannel ch) // 读通道转换成输入流
OutputStream newOutputStream(AsynchronousByteChannel ch) // 异步通道转换成输出流
OutputStream newOutputStream(WritableByteChannel ch) // 写通道转换成输出流
Reader newReader(ReadableByteChannel ch,String csName) // 读通道转换成Reader,参数csName指定字符编码
Reader newReader(ReadableByteChannel ch,Charset charset)//读通道转换成Reader.参数charset指定字符编码
Reader newReader(ReadableByteChannel ch,CharsetDecoder dec, int minBufferCap) // 读通道转换成 Reader,参数dec指定字符解码器,参数minBufferCap指定内部字节缓冲区的最小容量
Writer newWriter(WritableByeChannel ch, String csName) // 写通道转换Writer.参数csName指定字符编码
Writer newWriter(WritableByeChannel ch, Charset charset) // / 写通道转换Writer.参数charset指定字符编码
Writer newWriter(WritableByeChannel ch, CharsetEncoder enc, int minBufferCap) // 写通道转换成Writer,参数dec指定字符解码器,参数minBufferCap指定内部字节缓冲区的最小容量

Socket 选项

从 JDK7 开始，SocketChannel、ServerSocketChannel、AsynchronousSocketChannel、AsynchronousServerSocketChannel 和 DatagramChannel 都实现了新的 NetworkChannel 接口。NetworkChannel 接口的主要作用是设置和读取各种 Socket 选项

NetworkChannel 接口提供了用于设置和读取这些选项的方法：

<T> T getOption(SocketOption<T> name) // 获取特定的Socket选项值
<T> NetworkChannel setOption(SocketOption<T> name, T value) // 设置特定的Socket选项
Set<SocketOption<?>> supportedOptions() // 获取所有支持的Socket选项

SocketOptionl 类是一个泛型类，SocketOption<T> 中的 T 代表特定选项的取值类型，可选值包括 Integer、Boolean 和 NetworkInterface

StandardSocketOptions 类提供了以下表示特定选项的常量：

SocketOption<NetworkInterface>  --  StandardSocketOptions.IP_MULTICAST_IF
SocketOption<Boolean>  --  StandardSocketOptions.IP_MULTICAST_LOOP
SocketOption<Integer>  --  StandardSocketOptions.IP_MULTICAST_TTL
SocketOption<Integer>  --  StandardSocketOptions.IP_TOS
SocketOption<Boolean>  --  StandardSocketOptions.SO_BROADCAST
SocketOption<Boolean>  --  StandardSocketOptions.SO_KEEPALIVE
SocketOption<Integer>  --  StandardSocketOptions.SO_LINGER
SocketOption<Integer>  --  StandardSocketOptions.SO_RCVBUF
SocketOption<Boolean>  --  StandardSocketOptions.SO_REUSEADDR
SocketOption<Boolean>  --  StandardSocketOptions.SO_REUSEPORT
SocketOption<Integer>  --  StandardSocketOptions.SO_SNDBUF
SocketOption<Boolean>  --  StandardSocketOptions.TCP_NODELAY

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