Java NIO類(lèi)庫(kù)Selector機(jī)制解析（下）
五、 迷惑不解 : 為什么要自己消耗資源？
令人不解的是為什么我們的Java的New I/O要設(shè)計(jì)成這個(gè)樣子？如果說(shuō)老的I/O不能多路復(fù)用，如下圖所示，要開(kāi)N多的線程去挨個(gè)偵聽(tīng)每一個(gè)Channel (文件描述符) ，如果這樣做很費(fèi)資源，且效率不高的話。那為什么在新的I/O機(jī)制依然需要自己連接自己，而且，還是重復(fù)連接，消耗雙倍的資源？
通過(guò)WEB搜索引擎沒(méi)有找到為什么。只看到N多的人在報(bào)BUG，但SUN卻沒(méi)有任何解釋。
下面一個(gè)圖展示了，老的IO和新IO的在網(wǎng)絡(luò)編程方面的差別?？雌饋?lái)NIO的確很好很強(qiáng)大。但似乎比起C/C++來(lái)說(shuō)，Java的這種實(shí)現(xiàn)會(huì)有一些不必要的開(kāi)銷(xiāo)。
六、 它山之石 : 從Apache的Mina框架了解Selector
上面的調(diào)查沒(méi)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間，正好同學(xué)趙錕的一個(gè)同事也在開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)程序，這位仁兄使用了Apache的Mina框架。當(dāng)我們把Mina框架的源碼研讀了一下后。發(fā)現(xiàn)在Mina中有這么一個(gè)機(jī)制：
1）Mina框架會(huì)創(chuàng)建一個(gè)Work對(duì)象的線程。
2）Work對(duì)象的線程的run()方法會(huì)從一個(gè)隊(duì)列中拿出一堆Channel，然后使用Selector.select()方法來(lái)偵聽(tīng)是否有數(shù)據(jù)可以讀/寫(xiě)。
3）最關(guān)鍵的是，在select的時(shí)候，如果隊(duì)列有新的Channel加入，那么，Selector.select()會(huì)被喚醒，然后重新select***的Channel集合。
4）要喚醒select方法，只需要調(diào)用Selector的wakeup()方法。
對(duì)于熟悉于系統(tǒng)調(diào)用的C/C++程序員來(lái)說(shuō)，一個(gè)阻塞在select上的線程有以下三種方式可以被喚醒：
1） 有數(shù)據(jù)可讀/寫(xiě)，或出現(xiàn)異常。
2） 阻塞時(shí)間到，即time out。
3） 收到一個(gè)non-block的信號(hào)。可由kill或pthread_kill發(fā)出。
所以，Selector.wakeup()要喚醒阻塞的select，那么也只能通過(guò)這三種方法，其中：
1）第二種方法可以排除，因?yàn)閟elect一旦阻塞，應(yīng)無(wú)法修改其time out時(shí)間。
2）而第三種看來(lái)只能在Linux上實(shí)現(xiàn)，Windows上沒(méi)有這種信號(hào)通知的機(jī)制。
所以，看來(lái)只有***種方法了。再回想到為什么每個(gè)Selector.open()，在Windows會(huì)建立一對(duì)自己和自己的loopback的TCP連接；在Linux上會(huì)開(kāi)一對(duì)pipe（pipe在Linux下一般都是成對(duì)打開(kāi)），估計(jì)我們能夠猜得出來(lái)——那就是如果想要喚醒select，只需要朝著自己的這個(gè)loopback連接發(fā)點(diǎn)數(shù)據(jù)過(guò)去，于是，就可以喚醒阻塞在select上的線程了。
七、 真相大白 : 可愛(ài)的Java你太不容易了
使用Linux下的strace命令，我們可以方便地證明這一點(diǎn)。參看下圖。圖中，請(qǐng)注意下面幾點(diǎn)：
1） 26654是主線程，之前我輸出notify the select字符串是為了做一個(gè)標(biāo)記，而不至于迷失在大量的strace log中。
2） 26662是偵聽(tīng)線程，也就是select阻塞的線程。
3） 圖中選中的兩行。26654的write正是wakeup()方法的系統(tǒng)調(diào)用，而緊接著的就是26662的epoll_wait的返回。
從上圖可見(jiàn)，這和我們之前的猜想正好一樣。可見(jiàn)，JDK的Selector自己和自己建的那些TCP連接或是pipe，正是用來(lái)實(shí)現(xiàn)Selector的notify和wakeup的功能的。
這兩個(gè)方法完全是來(lái)模仿Linux中的的kill和pthread_kill給阻塞在select上的線程發(fā)信號(hào)的。但因?yàn)榘l(fā)信號(hào)這個(gè)東西并不是一個(gè)跨平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)（pthread_kill這個(gè)系統(tǒng)調(diào)用也不是所有Unix/Linux都支持的），而pipe是所有的Unix/Linux所支持的，但Windows又不支持，所以，Windows用了TCP連接來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)事。
關(guān)于Windows，我一直在想，Windows的防火墻的設(shè)置是不是會(huì)讓Java的類(lèi)似的程序執(zhí)行異常呢？呵呵。如果不知道Java的SDK有這樣的機(jī)制，誰(shuí)知道會(huì)有多少個(gè)程序?yàn)榇艘鸬膯?wèn)題度過(guò)多少個(gè)不眠之夜，尤其是Java程序員。
八、 后記
文章到這里是可以結(jié)束了，但關(guān)于Java NIO的Selector引出來(lái)的其它話題還有許多，比如關(guān)于GNU 的Java編譯器又是如何，它是否會(huì)像Sun的Java解釋器如此做傻事？我在這里先賣(mài)一個(gè)關(guān)子，關(guān)于GNU的Java編譯器，我會(huì)在另外一篇文章中講述，近期發(fā)布，敬請(qǐng)期待。
關(guān)于本文中所使用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如下：
◆ Windows：Windows XP + SP2, Sun J2SE (build 1.7.0-ea-b23)
◆ Linux：Ubuntu 7.10 + Linux Kernel 2.6.22-14-generic, J2SE (build 1.6.0_03-b05)
本文主要的調(diào)查工作由我的大學(xué)同學(xué)趙錕完成，我?guī)推潋?yàn)證調(diào)查成果及猜想。在此也向大家介紹我的大學(xué)同學(xué)趙錕，他也是一個(gè)技術(shù)高手，在軟件開(kāi)發(fā)方面，特別是Unix/Linux C/C++方面有著相當(dāng)?shù)墓Φ?，相信自此以后，?huì)有很多文章會(huì)由我和他一同發(fā)布。
本篇文章由我成文。但其全部著作權(quán)和版權(quán)歸趙錕和我共同所有。我們歡迎大家轉(zhuǎn)載，但希望保持整篇文章的完整性，并請(qǐng)勿用于任何商業(yè)用途。謝謝。
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