面试题：网络编程中Selector机制在非阻塞I/O模型里的基本工作原理

Question

请阐述在Java网络编程的非阻塞I/O模型中，Selector机制是如何工作的，包括其如何检测通道上的事件以及事件的种类有哪些。

Answer 1

Selector机制工作原理

1. 注册通道：首先，将一个或多个SelectableChannel（如SocketChannel、ServerSocketChannel）注册到Selector上。注册时会指定一个SelectionKey，它代表了通道和选择器之间的注册关系，并且可以附加一些感兴趣的事件。
2. 事件轮询：Selector通过select()方法开始轮询注册在其上的通道。这个方法会阻塞，直到至少有一个通道发生了注册时感兴趣的事件。select()方法返回的是发生事件的通道数量。
3. 获取事件：当select()方法返回后，可以通过selectedKeys()方法获取一个Set<SelectionKey>，这个集合包含了所有发生事件的通道对应的SelectionKey。通过遍历这个集合，可以对每个发生事件的通道进行相应处理。处理完事件后，需要手动从selectedKeys集合中移除已处理的SelectionKey，否则下次轮询时还会处理该事件。

检测通道上事件的方式

Selector通过操作系统底层提供的机制（如Linux上的epoll、Windows上的IOCP等）来检测通道上的事件。操作系统会维护一个数据结构，记录所有注册的通道以及它们感兴趣的事件。当通道状态发生变化（如可读、可写等）时，操作系统会将对应的通道信息添加到一个就绪列表中。Selector的select()方法会询问操作系统这个就绪列表，获取发生事件的通道。

事件种类

1. 可读事件（SelectionKey.OP_READ）：表示通道中有新的数据可读。例如，SocketChannel接收到了对方发送的数据，此时就会触发可读事件。
2. 可写事件（SelectionKey.OP_WRITE）：表示通道准备好可以写入数据。通常在通道的发送缓冲区有足够空间时触发，比如SocketChannel在连接建立后，首次准备发送数据或者之前发送的数据已经成功传输，缓冲区有空间继续发送新数据时会触发可写事件。
3. 连接建立事件（SelectionKey.OP_CONNECT）：仅适用于SocketChannel，表示连接操作已经完成。比如在使用SocketChannel进行主动连接时，当连接成功建立，就会触发此事件。
4. 接收连接事件（SelectionKey.OP_ACCEPT）：仅适用于ServerSocketChannel，表示有新的客户端连接到来，服务器端的ServerSocketChannel可以接受这个连接。