Java NIO Selector用法詳解【含多人聊天室實例】

更新時間：2019年11月07日 10:23:42 作者：JeffCoding

這篇文章主要介紹了Java NIO Selector用法,結(jié)合實例形式分析了Java NIO Selector基本功能、原理與使用方法,并結(jié)合了多人聊天室實例加以詳細(xì)說明,需要的朋友可以參考下

本文實例講述了Java NIO Selector用法。分享給大家供大家參考，具體如下：

一、Java NIO 的核心組件

Java NIO的核心組件包括：Channel(通道)，Buffer(緩沖區(qū))，Selector(選擇器)，其中Channel和Buffer比較好理解

簡單來說 NIO是面向通道和緩沖區(qū)的，意思就是：數(shù)據(jù)總是從通道中讀到buffer緩沖區(qū)內(nèi)，或者從buffer寫入到通道中。

關(guān)于Channel 和 Buffer的詳細(xì)講解請看：Java NIO 教程

二、Java NIO Selector

1. Selector簡介

選擇器提供選擇執(zhí)行已經(jīng)就緒的任務(wù)的能力.從底層來看，Selector提供了詢問通道是否已經(jīng)準(zhǔn)備好執(zhí)行每個I/O操作的能力。Selector 允許單線程處理多個Channel。僅用單個線程來處理多個Channels的好處是，只需要更少的線程來處理通道。事實上，可以只用一個線程處理所有的通道，這樣會大量的減少線程之間上下文切換的開銷。

在開始之前，需要回顧一下Selector、SelectableChannel和SelectionKey：

選擇器（Selector)

Selector選擇器類管理著一個被注冊的通道集合的信息和它們的就緒狀態(tài)。通道是和選擇器一起被注冊的，并且使用選擇器來更新通道的就緒狀態(tài)。當(dāng)這么做的時候，可以選擇將被激發(fā)的線程掛起，直到有就緒的的通道。

可選擇通道(SelectableChannel)

SelectableChannel這個抽象類提供了實現(xiàn)通道的可選擇性所需要的公共方法。它是所有支持就緒檢查的通道類的父類。因為FileChannel類沒有繼承SelectableChannel因此是不是可選通道，而所有socket通道都是可選擇的，包括從管道(Pipe)對象的中獲得的通道。SelectableChannel可以被注冊到Selector對象上，同時可以指定對那個選擇器而言，那種操作是感興趣的。一個通道可以被注冊到多個選擇器上，但對每個選擇器而言只能被注冊一次。

選擇鍵(SelectionKey)

選擇鍵封裝了特定的通道與特定的選擇器的注冊關(guān)系。選擇鍵對象被SelectableChannel.register()返回并提供一個表示這種注冊關(guān)系的標(biāo)記。選擇鍵包含了兩個比特集(以整數(shù)的形式進(jìn)行編碼)，指示了該注冊關(guān)系所關(guān)心的通道操作，以及通道已經(jīng)準(zhǔn)備好的操作。

下面是使用Selector管理多個channel的結(jié)構(gòu)圖：

2. Selector的使用

（1）創(chuàng)建Selector

Selector對象是通過調(diào)用靜態(tài)工廠方法open()來實例化的，如下：

Selector Selector=Selector.open()；

類方法open()實際上向SPI1發(fā)出請求，通過默認(rèn)的SelectorProvider對象獲取一個新的實例。

（2）將Channel注冊到Selector

要實現(xiàn)Selector管理Channel，需要將channel注冊到相應(yīng)的Selector上，如下：

channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key= channel.register(selector,SelectionKey,OP_READ);

通過調(diào)用通道的register()方法會將它注冊到一個選擇器上。與Selector一起使用時，Channel必須處于非阻塞模式下，否則將拋出IllegalBlockingModeException異常，這意味著不能將FileChannel與Selector一起使用，因為FileChannel不能切換到非阻塞模式，而套接字通道都可以。另外通道一旦被注冊，將不能再回到阻塞狀態(tài)，此時若調(diào)用通道的configureBlocking(true)將拋出BlockingModeException異常。

register()方法的第二個參數(shù)是“interest集合”，表示選擇器所關(guān)心的通道操作，它實際上是一個表示選擇器在檢查通道就緒狀態(tài)時需要關(guān)心的操作的比特掩碼。比如一個選擇器對通道的read和write操作感興趣，那么選擇器在檢查該通道時，只會檢查通道的read和write操作是否已經(jīng)處在就緒狀態(tài)。

它有以下四種操作類型：

Connect 連接
Accept 接受
Read 讀
Write 寫

需要注意并非所有的操作在所有的可選擇通道上都能被支持，比如ServerSocketChannel支持Accept，而SocketChannel中不支持。我們可以通過通道上的validOps()方法來獲取特定通道下所有支持的操作集合。

Java中定義了四個常量來表示這四種操作類型：

SelectionKey.OP_CONNECT
SelectionKey.OP_ACCEPT
SelectionKey.OP_READ
SelectionKey.OP_WRITE

如果Selector對通道的多操作類型感興趣，可以用“位或”操作符來實現(xiàn)：

int interestSet=SelectionKey.OP_READ|SelectionKey.OP_WRITE;

當(dāng)通道觸發(fā)了某個操作之后，表示該通道的某個操作已經(jīng)就緒，可以被操作。因此，某個SocketChannel成功連接到另一個服務(wù)器稱為“連接就緒”(OP_CONNECT)。一個ServerSocketChannel準(zhǔn)備好接收新進(jìn)入的連接稱為“接收就緒”（OP_ACCEPT）。一個有數(shù)據(jù)可讀的通道可以說是“讀就緒”(OP_READ)。等待寫數(shù)據(jù)的通道可以說是“寫就緒”(OP_WRITE)。

我們注意到register（）方法會返回一個SelectionKey對象，我們稱之為鍵對象。該對象包含了以下四種屬性：

interest集合
read集合
Channel
Selector

interest集合是Selector感興趣的集合，用于指示選擇器對通道關(guān)心的操作，可通過SelectionKey對象的interestOps()獲取。最初，該興趣集合是通道被注冊到Selector時傳進(jìn)來的值。該集合不會被選擇器改變，但是可通過interestOps()改變。我們可以通過以下方法來判斷Selector是否對Channel的某種事件感興趣：

int interestSet=selectionKey.interestOps();
boolean isInterestedInAccept = (interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT；

read集合是通道已經(jīng)就緒的操作的集合，表示一個通道準(zhǔn)備好要執(zhí)行的操作了,可通過SelctionKey對象的readyOps()來獲取相關(guān)通道已經(jīng)就緒的操作。它是interest集合的子集，并且表示了interest集合中從上次調(diào)用select()以后已經(jīng)就緒的那些操作。（比如選擇器對通道的read,write操作感興趣，而某時刻通道的read操作已經(jīng)準(zhǔn)備就緒可以被選擇器獲知了，前一種就是interest集合，后一種則是read集合。）。JAVA中定義以下幾個方法用來檢查這些操作是否就緒：

//int readSet=selectionKey.readOps();
selectionKey.isAcceptable();//等價于selectionKey.readyOps()&SelectionKey.OP_ACCEPT
selectionKey.isConnectable();
selectionKey.isReadable();
selectionKey.isWritable();

需要注意的是，通過相關(guān)的選擇鍵的readyOps()方法返回的就緒狀態(tài)指示只是一個提示，底層的通道在任何時候都會不斷改變，而其他線程也可能在通道上執(zhí)行操作并影響到它的就緒狀態(tài)。另外，我們不能直接修改read集合。

取出SelectionKey所關(guān)聯(lián)的Selector和Channel

通過SelectionKey訪問對應(yīng)的Selector和Channel：

Channel channel =selectionKey.channel();
Selector selector=selectionKey.selector();

關(guān)于取消SelectionKey對象的那點事

我們可以通過SelectionKey對象的cancel()方法來取消特定的注冊關(guān)系。該方法調(diào)用之后，該SelectionKey對象將會被”拷貝”至已取消鍵的集合中，該鍵此時已經(jīng)失效，但是該注冊關(guān)系并不會立刻終結(jié)。在下一次select()時，已取消鍵的集合中的元素會被清除，相應(yīng)的注冊關(guān)系也真正終結(jié)。

（3）為SelectionKey綁定附加對象

可以將一個或者多個附加對象綁定到SelectionKey上，以便容易的識別給定的通道。通常有兩種方式：

1 在注冊的時候直接綁定：

SelectionKey key=channel.register(selector,SelectionKey.OP_READ,theObject);

2 在綁定完成之后附加：

selectionKey.attach(theObject);//綁定

綁定之后，可通過對應(yīng)的SelectionKey取出該對象:

selectionKey.attachment();

如果要取消該對象，則可以通過該種方式:

selectionKey.attach(null)

需要注意的是如果附加的對象不再使用，一定要人為清除，因為垃圾回收器不會回收該對象，若不清除的話會成內(nèi)存泄漏。

一個單獨的通道可被注冊到多個選擇器中，有些時候我們需要通過isRegistered（）方法來檢查一個通道是否已經(jīng)被注冊到任何一個選擇器上。通常來說，我們并不會這么做。

（4）通過Selector選擇通道

我們知道選擇器維護(hù)注冊過的通道的集合，并且這種注冊關(guān)系都被封裝在SelectionKey當(dāng)中。接下來我們簡單的了解一下Selector維護(hù)的三種類型SelectionKey集合：

已注冊的鍵的集合(Registered key set)

所有與選擇器關(guān)聯(lián)的通道所生成的鍵的集合稱為已經(jīng)注冊的鍵的集合。并不是所有注冊過的鍵都仍然有效。這個集合通過keys()方法返回，并且可能是空的。這個已注冊的鍵的集合不是可以直接修改的；試圖這么做的話將引發(fā)java.lang.UnsupportedOperationException。

已選擇的鍵的集合(Selected key set)

已注冊的鍵的集合的子集。這個集合的每個成員都是相關(guān)的通道被選擇器(在前一個選擇操作中)判斷為已經(jīng)準(zhǔn)備好的，并且包含于鍵的interest集合中的操作。這個集合通過selectedKeys()方法返回(并有可能是空的)。
不要將已選擇的鍵的集合與ready集合弄混了。這是一個鍵的集合，每個鍵都關(guān)聯(lián)一個已經(jīng)準(zhǔn)備好至少一種操作的通道。每個鍵都有一個內(nèi)嵌的ready集合，指示了所關(guān)聯(lián)的通道已經(jīng)準(zhǔn)備好的操作。鍵可以直接從這個集合中移除，但不能添加。試圖向已選擇的鍵的集合中添加元素將拋出java.lang.UnsupportedOperationException。

已取消的鍵的集合(Cancelled key set)

已注冊的鍵的集合的子集，這個集合包含了cancel()方法被調(diào)用過的鍵(這個鍵已經(jīng)被無效化)，但它們還沒有被注銷。這個集合是選擇器對象的私有成員，因而無法直接訪問。

在剛初始化的Selector對象中，這三個集合都是空的。通過Selector的select（）方法可以選擇已經(jīng)準(zhǔn)備就緒的通道（這些通道包含你感興趣的的事件）。比如你對讀就緒的通道感興趣，那么select（）方法就會返回讀事件已經(jīng)就緒的那些通道。下面是Selector幾個重載的select()方法：

select():阻塞到至少有一個通道在你注冊的事件上就緒了。
select(long timeout)：和select()一樣，但最長阻塞事件為timeout毫秒。
selectNow():非阻塞，只要有通道就緒就立刻返回。

select()方法返回的int值表示有多少通道已經(jīng)就緒,是自上次調(diào)用select()方法后有多少通道變成就緒狀態(tài)。之前在select（）調(diào)用時進(jìn)入就緒的通道不會在本次調(diào)用中被記入，而在前一次select（）調(diào)用進(jìn)入就緒但現(xiàn)在已經(jīng)不在處于就緒的通道也不會被記入。例如：首次調(diào)用select()方法，如果有一個通道變成就緒狀態(tài)，返回了1，若再次調(diào)用select()方法，如果另一個通道就緒了，它會再次返回1。如果對第一個就緒的channel沒有做任何操作，現(xiàn)在就有兩個就緒的通道，但在每次select()方法調(diào)用之間，只有一個通道就緒了。

一旦調(diào)用select()方法，并且返回值不為0時，則可以通過調(diào)用Selector的selectedKeys()方法來訪問已選擇鍵集合。如下：

Set selectedKeys=selector.selectedKeys();

進(jìn)而可以放到和某SelectionKey關(guān)聯(lián)的Selector和Channel。如下所示：

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
while(keyIterator.hasNext()) {
  SelectionKey key = keyIterator.next();
  if(key.isAcceptable()) {
    // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
  } else if (key.isConnectable()) {
    // a connection was established with a remote server.
  } else if (key.isReadable()) {
    // a channel is ready for reading
  } else if (key.isWritable()) {
    // a channel is ready for writing
  }
  keyIterator.remove();
}

關(guān)于Selector執(zhí)行選擇的過程

我們知道調(diào)用select（）方法進(jìn)行通道，現(xiàn)在我們再來深入一下選擇的過程，也就是select（）執(zhí)行過程。當(dāng)select（）被調(diào)用時將執(zhí)行以下幾步：

首先檢查已取消鍵集合，也就是通過cancle()取消的鍵。如果該集合不為空，則清空該集合里的鍵，同時該集合中每個取消的鍵也將從已注冊鍵集合和已選擇鍵集合中移除。（一個鍵被取消時，并不會立刻從集合中移除，而是將該鍵“拷貝”至已取消鍵集合中，這種取消策略就是我們常提到的“延遲取消”。）

再次檢查已注冊鍵集合（準(zhǔn)確說是該集合中每個鍵的interest集合）。系統(tǒng)底層會依次詢問每個已經(jīng)注冊的通道是否準(zhǔn)備好選擇器所感興趣的某種操作，一旦發(fā)現(xiàn)某個通道已經(jīng)就緒了，則會首先判斷該通道是否已經(jīng)存在在已選擇鍵集合當(dāng)中，如果已經(jīng)存在，則更新該通道在已注冊鍵集合中對應(yīng)的鍵的ready集合，如果不存在，則首先清空該通道的對應(yīng)的鍵的ready集合，然后重設(shè)ready集合，最后將該鍵存至已注冊鍵集合中。這里需要明白，當(dāng)更新ready集合時，在上次select（）中已經(jīng)就緒的操作不會被刪除，也就是ready集合中的元素是累積的，比如在第一次的selector對某個通道的read和write操作感興趣，在第一次執(zhí)行select（）時，該通道的read操作就緒，此時該通道對應(yīng)的鍵中的ready集合存有read元素，在第二次執(zhí)行select()時，該通道的write操作也就緒了，此時該通道對應(yīng)的ready集合中將同時有read和write元素。

深入已注冊鍵集合的管理

到現(xiàn)在我們已經(jīng)知道一個通道的的鍵是如何被添加到已選擇鍵集合中的，下面我們來繼續(xù)了解對已選擇鍵集合的管理。首先要記住：選擇器不會主動刪除被添加到已選擇鍵集合中的鍵，而且被添加到已選擇鍵集合中的鍵的ready集合只能被設(shè)置，而不能被清理。如果我們希望清空已選擇鍵集合中某個鍵的ready集合該怎么辦？我們知道一個鍵在新加入已選擇鍵集合之前會首先置空該鍵的ready集合，這樣的話我們可以人為的將某個鍵從已注冊鍵集合中移除最終實現(xiàn)置空某個鍵的ready集合。被移除的鍵如果在下一次的select（）中再次就緒，它將會重新被添加到已選擇的鍵的集合中。這就是為什么要在每次迭代的末尾調(diào)用keyIterator.remove()。

（5）停止選擇

選擇器執(zhí)行選擇的過程，系統(tǒng)底層會依次詢問每個通道是否已經(jīng)就緒，這個過程可能會造成調(diào)用線程進(jìn)入阻塞狀態(tài),那么我們有以下三種方式可以喚醒在select（）方法中阻塞的線程。

通過調(diào)用Selector對象的wakeup（）方法讓處在阻塞狀態(tài)的select()方法立刻返回
該方法使得選擇器上的第一個還沒有返回的選擇操作立即返回。如果當(dāng)前沒有進(jìn)行中的選擇操作，那么下一次對select()方法的一次調(diào)用將立即返回。

通過close（）方法關(guān)閉Selector**
該方法使得任何一個在選擇操作中阻塞的線程都被喚醒（類似wakeup（）），同時使得注冊到該Selector的所有Channel被注銷，所有的鍵將被取消，但是Channel本身并不會關(guān)閉。

調(diào)用interrupt()
調(diào)用該方法會使睡眠的線程拋出InterruptException異常，捕獲該異常并在調(diào)用wakeup()

上面有些人看到“系統(tǒng)底層會依次詢問每個通道”時可能在想如果已選擇鍵非常多是，會不會耗時較長？答案是肯定的。但是我想說的是通常你可以選擇忽略該過程，至于為什么，后面再說。

三、NIO多人聊天室

服務(wù)端

public class ChatServer implements Runnable{
  private Selector selector;
  private SelectionKey serverKey;
  private Vector<String> usernames;
  private static final int PORT = 9999;
  SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
  public ChatServer(){
    usernames = new Vector<String>();
    init();
  }
  public void init(){
    try {
      selector = Selector.open();
      //創(chuàng)建serverSocketChannel
      ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
      ServerSocket socket = serverChannel.socket();
      socket.bind(new InetSocketAddress(PORT));
      //加入到selector中
      serverChannel.configureBlocking(false);
      serverKey = serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
      printInfo("server starting.......");
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
  @Override
  public void run() {
    try {
      while(true){
        //獲取就緒channel
        int count = selector.select();
        if(count > 0){
          Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
          while(iterator.hasNext()){
            SelectionKey key = iterator.next();
            //若此key的通道是等待接受新的套接字連接
            if(key.isAcceptable()){
              System.out.println(key.toString() + " : 接收");
              //一定要把這個accpet狀態(tài)的服務(wù)器key去掉，否則會出錯
              iterator.remove();
              ServerSocketChannel serverChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();
              //接受socket
              SocketChannel socket = serverChannel.accept();
              socket.configureBlocking(false);
              //將channel加入到selector中，并一開始讀取數(shù)據(jù)
              socket.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
            }
            //若此key的通道是有數(shù)據(jù)可讀狀態(tài)
            if(key.isValid() && key.isReadable()){
              System.out.println(key.toString() + " : 讀");
              readMsg(key);
            }
            //若此key的通道是寫數(shù)據(jù)狀態(tài)
            if(key.isValid() && key.isWritable()){
              System.out.println(key.toString() + " : 寫");
              writeMsg(key);
            }
          }
        }
      }
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
  private void readMsg(SelectionKey key) {
    SocketChannel channel = null;
    try {
      channel = (SocketChannel) key.channel();
      //設(shè)置buffer緩沖區(qū)
      ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
      //假如客戶端關(guān)閉了通道，這里在對該通道read數(shù)據(jù)，會發(fā)生IOException，捕獲到Exception后，關(guān)閉掉該channel，取消掉該key
      int count = channel.read(buffer);
      StringBuffer buf = new StringBuffer();
      //如果讀取到了數(shù)據(jù)
      if(count > 0){
        //讓buffer翻轉(zhuǎn)，把buffer中的數(shù)據(jù)讀取出來
        buffer.flip();
        buf.append(new String(buffer.array(), 0, count));
      }
      String msg = buf.toString();
      //如果此數(shù)據(jù)是客戶端連接時發(fā)送的數(shù)據(jù)
      if(msg.indexOf("open_") != -1){
        String name = msg.substring(5);//取出名字
        printInfo(name + " --> online");
        usernames.add(name);
        Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
        while(iter.hasNext()){
          SelectionKey skey = iter.next();
          //若不是服務(wù)器套接字通道的key，則將數(shù)據(jù)設(shè)置到此key中
          //并更新此key感興趣的動作
          if(skey != serverKey){
            skey.attach(usernames);
            skey.interestOps(skey.interestOps() | SelectionKey.OP_WRITE);
          }
        }
        //如果是下線時發(fā)送的數(shù)據(jù)
      }else if(msg.indexOf("exit_") != -1){
        String username = msg.substring(5);
        usernames.remove(username);
        key.attach("close");
        //要退出的當(dāng)前channel加上close的標(biāo)示，并把興趣轉(zhuǎn)為寫，如果write中收到了close，則中斷channel的鏈接
        key.interestOps(SelectionKey.OP_WRITE);
        Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
        while(iter.hasNext()){
          SelectionKey sKey = iter.next();
          sKey.attach(usernames);
          sKey.interestOps(sKey.interestOps() | SelectionKey.OP_WRITE);
        }
        //如果是聊天發(fā)送數(shù)據(jù)
      }else{
        String uname = msg.substring(0, msg.indexOf("^"));
        msg = msg.substring(msg.indexOf("^") + 1);
        printInfo("("+uname+")說：" + msg);
        String dateTime = sdf.format(new Date());
        String smsg = uname + " " + dateTime + "\n " + msg + "\n";
        Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
        while(iter.hasNext()){
          SelectionKey sKey = iter.next();
          sKey.attach(smsg);
          sKey.interestOps(sKey.interestOps() | SelectionKey.OP_WRITE);
        }
      }
      buffer.clear();
    } catch (IOException e) {
      //當(dāng)客戶端關(guān)閉channel時，服務(wù)端再往通道緩沖區(qū)中寫或讀數(shù)據(jù)，都會報IOException，解決方法是：在服務(wù)端這里捕獲掉這個異常，并且關(guān)閉掉服務(wù)端這邊的Channel通道
      key.cancel();
      try {
        channel.socket().close();
        channel.close();
      } catch (IOException e1) {
        e1.printStackTrace();
      }
    }
  }
  private void writeMsg(SelectionKey key) {
    try {
      SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
      Object attachment = key.attachment();
      //獲取key的值之后，要把key的值置空，避免影響下一次的使用
      key.attach("");
      channel.write(ByteBuffer.wrap(attachment.toString().getBytes()));
      key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
  private void printInfo(String str) {
    System.out.println("[" + sdf.format(new Date()) + "] -> " + str);
  }
  public static void main(String[] args) {
    ChatServer server = new ChatServer();
    new Thread(server).start();
  }
}

注意這里readMsg 和 writeMsg中，read操作的key重新設(shè)置interest要遍歷所有key，而write操作的key重新設(shè)置interest只需要設(shè)置傳入的當(dāng)前key，原因：

讀操作之所以要遍歷key，是因為這里channel的讀寫操作的流程是：

1. read到數(shù)據(jù)后，把數(shù)據(jù)加到每一個key的attach中
2. 寫數(shù)據(jù)時，從key的attach中取出數(shù)據(jù)，從而把該數(shù)據(jù)寫到buffer中

例如：當(dāng)選擇器有3個channel的情況下，實現(xiàn)多人聊天，流程：

1. 其中一個channel發(fā)送數(shù)據(jù)，該channel接受到數(shù)據(jù)
2. 在該channel的讀操作中，遍歷所有的channel，為每一個channel的attach加上該數(shù)據(jù)
3. 每一個channel在寫操作時，從key的attach中取出數(shù)據(jù)，分別把該數(shù)據(jù)寫到各自的buffer中
4. 于是每一個channel的界面都能看到其中一個channel發(fā)送的數(shù)據(jù)

客戶端：

public class ChatClient {
  private static final String HOST = "127.0.0.1";
  private static int PORT = 9999;
  private static SocketChannel socket;
  private static ChatClient client;
  private static byte[] lock = new byte[1];
  //單例模式管理
  private ChatClient() throws IOException{
    socket = SocketChannel.open();
    socket.connect(new InetSocketAddress(HOST, PORT));
    socket.configureBlocking(false);
  }
  public static ChatClient getIntance(){
    synchronized(lock){
      if(client == null){
        try {
          client = new ChatClient();
        } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
      return client;
    }
  }
  public void sendMsg(String msg){
    try {
      socket.write(ByteBuffer.wrap(msg.getBytes()));
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
  public String receiveMsg(){
    String msg = null;
    try {
      ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
      StringBuffer buf = new StringBuffer();
      int count = 0;
      //不一定一次就能讀滿，連續(xù)讀
      while((count = socket.read(buffer)) > 0){
        buf.append(new String(buffer.array(), 0, count));
      }
      //有數(shù)據(jù)
      if(buf.length() > 0){
        msg = buf.toString();
        if(buf.toString().equals("close")){
          //不過不sleep會導(dǎo)致ioException的發(fā)生,因為如果這里直接關(guān)閉掉通道，在server里，
          //該channel在read（buffer）時會發(fā)生讀取異常，通過sleep一段時間，使得服務(wù)端那邊的channel先關(guān)閉，客戶端
          //的channel后關(guān)閉，這樣就能防止read(buffer)的ioException
          //但是這是一種笨方法
          //Thread.sleep(100);
          //更好的方法是，在readBuffer中捕獲異常后，手動進(jìn)行關(guān)閉通道
          socket.socket().close();
          socket.close();
          msg = null;
        }
      }
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    return msg;
  }
}

界面代碼：設(shè)置姓名

public class SetNameFrame extends JFrame {
  private static final long serialVersionUID = 1L;
  private static JTextField txtName;
  private static JButton btnOK;
  private static JLabel label;
  public SetNameFrame() {
    this.setLayout(null);
    Toolkit kit = Toolkit.getDefaultToolkit();
    int w = kit.getScreenSize().width;
    int h = kit.getScreenSize().height;
    this.setBounds(w / 2 - 230 / 2, h / 2 - 200 / 2, 230, 200);
    this.setTitle("設(shè)置名稱");
    this.setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE);
    this.setResizable(false);
    txtName = new JTextField(4);
    this.add(txtName);
    txtName.setBounds(10, 10, 100, 25);
    btnOK = new JButton("OK");
    this.add(btnOK);
    btnOK.setBounds(120, 10, 80, 25);
    label = new JLabel("[w:" + w + ",h:" + h + "]");
    this.add(label);
    label.setBounds(10, 40, 200, 100);
    label.setText("<html>在上面的文本框中輸入名字<br/>顯示器寬度：" + w + "<br/>顯示器高度：" + h
        + "</html>");
    btnOK.addActionListener(new ActionListener() {
      @Override
      public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        String uname = txtName.getText();
        ChatClient service = ChatClient.getIntance();
        ChatFrame chatFrame = new ChatFrame(service, uname);
        chatFrame.show();
        setVisible(false);
      }
    });
  }
  public static void main(String[] args) {
    SetNameFrame setNameFrame = new SetNameFrame();
    setNameFrame.setVisible(true);
  }
}

界面代碼：聊天界面

public class ChatFrame {
  private JTextArea readContext = new JTextArea(18, 30);// 顯示消息文本框
  private JTextArea writeContext = new JTextArea(6, 30);// 發(fā)送消息文本框
  private DefaultListModel modle = new DefaultListModel();// 用戶列表模型
  private JList list = new JList(modle);// 用戶列表
  private JButton btnSend = new JButton("發(fā)送");// 發(fā)送消息按鈕
  private JButton btnClose = new JButton("關(guān)閉");// 關(guān)閉聊天窗口按鈕
  private JFrame frame = new JFrame("ChatFrame");// 窗體界面
  private String uname;// 用戶姓名
  private ChatClient service;// 用于與服務(wù)器交互
  private boolean isRun = false;// 是否運行
  public ChatFrame(ChatClient service, String uname) {
    this.isRun = true;
    this.uname = uname;
    this.service = service;
  }
  // 初始化界面控件及事件
  private void init() {
    frame.setLayout(null);
    frame.setTitle(uname + " 聊天窗口");
    frame.setSize(500, 500);
    frame.setLocation(400, 200);
    frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    frame.setResizable(false);
    JScrollPane readScroll = new JScrollPane(readContext);
    readScroll.setVerticalScrollBarPolicy(JScrollPane.VERTICAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED);
    frame.add(readScroll);
    JScrollPane writeScroll = new JScrollPane(writeContext);
    writeScroll.setVerticalScrollBarPolicy(JScrollPane.VERTICAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED);
    frame.add(writeScroll);
    frame.add(list);
    frame.add(btnSend);
    frame.add(btnClose);
    readScroll.setBounds(10, 10, 320, 300);
    readContext.setBounds(0, 0, 320, 300);
    readContext.setEditable(false);
    readContext.setLineWrap(true);// 自動換行
    writeScroll.setBounds(10, 315, 320, 100);
    writeContext.setBounds(0, 0, 320, 100);
    writeContext.setLineWrap(true);// 自動換行
    list.setBounds(340, 10, 140, 445);
    btnSend.setBounds(150, 420, 80, 30);
    btnClose.setBounds(250, 420, 80, 30);
    frame.addWindowListener(new WindowAdapter() {
      @Override
      public void windowClosing(WindowEvent e) {
        isRun = false;
        service.sendMsg("exit_" + uname);
        System.exit(0);
      }
    });
    btnSend.addActionListener(new ActionListener() {
      @Override
      public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        String msg = writeContext.getText().trim();
        if(msg.length() > 0){
          service.sendMsg(uname + "^" + writeContext.getText());
        }
        writeContext.setText(null);
        writeContext.requestFocus();
      }
    });
    btnClose.addActionListener(new ActionListener() {
      @Override
      public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        isRun = false;
        service.sendMsg("exit_" + uname);
        System.exit(0);
      }
    });
    list.addListSelectionListener(new ListSelectionListener() {
      @Override
      public void valueChanged(ListSelectionEvent e) {
        // JOptionPane.showMessageDialog(null,
        // list.getSelectedValue().toString());
      }
    });
    writeContext.addKeyListener(new KeyListener() {
      @Override
      public void keyTyped(KeyEvent e) {
        // TODO Auto-generated method stub
      }
      @Override
      public void keyReleased(KeyEvent e) {
        if(e.getKeyCode() == KeyEvent.VK_ENTER){
          String msg = writeContext.getText().trim();
          if(msg.length() > 0){
            service.sendMsg(uname + "^" + writeContext.getText());
          }
          writeContext.setText(null);
          writeContext.requestFocus();
        }
      }
      @Override
      public void keyPressed(KeyEvent e) {
        // TODO Auto-generated method stub
      }
    });
  }
  // 此線程類用于輪詢讀取服務(wù)器發(fā)送的消息
  private class MsgThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
      while (isRun) {
        String msg = service.receiveMsg();
        if (msg != null) {
          //如果存在[]，這是verctor裝的usernames的toString生成的
          if (msg.indexOf("[") != -1 && msg.lastIndexOf("]") != -1) {
            msg = msg.substring(1, msg.length() - 1);
            String[] userNames = msg.split(",");
            modle.removeAllElements();
            for (int i = 0; i < userNames.length; i++) {
              modle.addElement(userNames[i].trim());
            }
          } else {//如果是普通的消息
            String str = readContext.getText() + msg;
            readContext.setText(str);
            readContext.selectAll();
          }
        }
      }
    }
  }
  // 顯示界面
  public void show() {
    this.init();
    service.sendMsg("open_" + uname);
    MsgThread msgThread = new MsgThread();
    msgThread.start();
    this.frame.setVisible(true);
  }
}

分析整個程序的流程：

只有一個客戶端連接的注釋：

[2017-01-23 21:26:14] -> server starting…….
sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@99436c6 : 接收
sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@3ee5015 : 讀
[2017-01-23 21:26:19] -> a –> online
sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@3ee5015 : 寫

可以看出流程是：服務(wù)端接受通道 -> 通道進(jìn)行讀操作 -> 通道進(jìn)行寫操作

1. 當(dāng)客戶端的channel調(diào)用connect后，服務(wù)端接受到該Channel，于是把該通道的興趣改為read就緒
2. 客戶端connect后，立馬寫數(shù)據(jù)”open_”到通道緩沖區(qū)中，于是該通道進(jìn)入了有數(shù)據(jù)可讀狀態(tài)（即讀狀態(tài)），且該通道的興趣為read，所以select()的返回值為1，進(jìn)入了readMsg()；
3. readMsg中把每一個key的狀態(tài)改為了寫狀態(tài)，而此時客戶端一直在read數(shù)據(jù)，要求你服務(wù)端要給我數(shù)據(jù)，于是服務(wù)器的channel此時是寫狀態(tài)，且該通道的興趣為write，所以select()的返回值為1，進(jìn)入了writeMsg()；

有兩個個客戶端連接的注釋：

sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@99436c6 : 接收
sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@3ee5015 : 讀
[2017-01-23 21:26:19] -> a –> online
sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@3ee5015 : 寫
sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@99436c6 : 接收
sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@3ee5015 : 寫
sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@12cb94b7 : 讀
[2017-01-23 21:32:30] -> b –> online
sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@3ee5015 : 寫
sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@12cb94b7 : 寫
sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@3ee5015 : 寫

可以看到，@99436c6是ServerSocketChannel，@3ee5015是第一個鏈接的Channel，@12cb94b7是第二個連接的Channel，可以看見，第二個Channel連接之后

sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@3ee5015 : 寫
sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@12cb94b7 : 讀
[2017-01-23 21:32:30] -> b –> online
sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@3ee5015 : 寫
sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@12cb94b7 : 寫
sun.nio.ch.SelectionKeyImpl@3ee5015 : 寫

兩個Channel是交替運行的，說明Selector處理Channle，是輪詢處理的

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