面试题：Java中Selector优化NIO并发处理能力基础

Question

在Java NIO中，Selector是如何实现多路复用的？请简要描述其工作原理，并说明Selector选择键（SelectionKey）的几种操作集（如OP_READ、OP_WRITE等）分别在什么场景下使用。

Answer 1

Selector多路复用工作原理

1. 注册机制：在Java NIO中，Selector 可以监控多个 Channel 的事件。首先，Channel 必须设置为非阻塞模式，然后将其注册到 Selector 上，并指定要监听的事件类型（通过 SelectionKey 的操作集）。例如，一个 SocketChannel 可以注册到 Selector 上监听读事件（OP_READ）。
2. 轮询机制：Selector 使用轮询的方式不断检查注册在其上的 Channel 是否有感兴趣的事件发生。当 Selector 的 select() 方法被调用时，它会阻塞等待，直到至少有一个注册的 Channel 上有事件发生，或者超过指定的等待时间（如果设置了超时参数）。
3. 事件通知：当有事件发生时，select() 方法返回，并且 Selector 会通过 selectedKeys() 方法返回一个包含发生事件的 SelectionKey 的集合。应用程序可以遍历这个集合，获取每个 SelectionKey，并判断其对应的 Channel 发生了什么事件，然后进行相应的处理。

SelectionKey操作集的使用场景

1. OP_READ：
   • 场景：当需要从 Channel 读取数据时使用。例如，在服务器端接收客户端发送的数据，当客户端有数据发送过来时，注册了 OP_READ 的 SocketChannel 会被 Selector 检测到有可读事件，应用程序可以从该 Channel 读取数据。
2. OP_WRITE：
   • 场景：当需要向 Channel 写入数据时使用。在非阻塞 I/O 中，由于 Channel 可能不会一次性将所有数据发送出去，当 Channel 可写时（即底层缓冲区有空间），注册了 OP_WRITE 的 Channel 会被 Selector 检测到，应用程序可以继续向 Channel 写入剩余的数据。
3. OP_CONNECT：
   • 场景：用于 SocketChannel 连接服务器时。当 SocketChannel 发起连接操作（connect()）后，在非阻塞模式下，连接可能不会立即建立成功。通过注册 OP_CONNECT，Selector 可以检测连接操作是否完成，应用程序可以在连接成功后进行后续操作，比如发送初始数据等。
4. OP_ACCEPT：
   • 场景：仅用于 ServerSocketChannel。当有新的客户端连接请求到达服务器时，注册了 OP_ACCEPT 的 ServerSocketChannel 会被 Selector 检测到，服务器可以调用 accept() 方法接受新的连接，并创建对应的 SocketChannel 进行后续通信。