如何進(jìn)行Java NIO的wakeup剖析，針對(duì)這個(gè)問題，這篇文章詳細(xì)介紹了相對(duì)應(yīng)的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個(gè)問題的小伙伴找到更簡(jiǎn)單易行的方法。

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java NIO的實(shí)現(xiàn)中，有不少細(xì)節(jié)點(diǎn)非常有學(xué)習(xí)意義的，就好比下面的這個(gè)點(diǎn)：

Selector的 wakeup原理是什么？是如何實(shí)現(xiàn)的？

wakeup()

準(zhǔn)確來說，應(yīng)該是Selector的wakeup()，即Selector的喚醒，為什么要有這個(gè)喚醒操作呢？那還得從Selector的選擇方式 來說明，前文已經(jīng)總結(jié)過Selector的選擇方式有三種：select()、select(timeout)、selectNow()。
selectNow的選擇過程是非阻塞的，與wakeup沒有太大關(guān)系。

select(timeout)和select()的選擇過程是阻塞的，其他線程如果想終止這個(gè)過程，就可以調(diào)用wakeup來喚醒。

wakeup的原理

既然Selector阻塞式選擇因?yàn)檎业礁信d趣事件ready才會(huì)返回(排除超時(shí)、中斷)，就給它構(gòu)造一個(gè)感興趣事件ready的場(chǎng)景即可。下圖可以比較形象的形容wakeup原理：

Selector管轄的FD(文件描述符，linux即為fd，對(duì)應(yīng)一個(gè)文件，windows下對(duì)應(yīng)一個(gè)句柄；每個(gè)可選擇Channel在創(chuàng)建的時(shí) 候，就生成了與其對(duì)應(yīng)的FD，Channel與FD的聯(lián)系見另一篇)中包含某一個(gè)FD A， A對(duì)數(shù)據(jù)可讀事件感興趣，當(dāng)往圖中漏斗端放入(寫入)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)會(huì)流進(jìn)A，于是A有感興趣事件ready，最終，select得到結(jié)果而返回。

wakeup在Selector中的定義如下：

public abstract Selector wakeup();

下面結(jié)合上圖來追尋wakeup的實(shí)現(xiàn)：

linux下Selector默認(rèn)實(shí)現(xiàn)為PollSelectorImpl，當(dāng)內(nèi)核版本大于2.6時(shí)，實(shí)現(xiàn)為EPollSelectorImpl，僅看這兩者的wakeup方法，代碼似乎完全一樣：

public Selector wakeup() {     synchronized (interruptLock) {         if (!interruptTriggered) {             pollWrapper.interrupt();             interruptTriggered = true;         }     }     return this; }

window下Selector的實(shí)現(xiàn)為WindowsSelectorImpl，其wakeup實(shí)現(xiàn)如下：

public Selector wakeup() {     synchronized (interruptLock) {         if (!interruptTriggered) {             setWakeupSocket();             interruptTriggered = true;         }     }     return this; }

其中interruptTriggered為中斷已觸發(fā)標(biāo)志，當(dāng)pollWrapper.interrupt()之后，該標(biāo)志即為true了；得益于這個(gè)標(biāo)志，連續(xù)兩次wakeup，只會(huì)有一次效果。

對(duì)比上圖及上述代碼，其實(shí)pollWrapper.interrupt()及setWakeupSocket()就是圖中的往漏斗中倒水的過程，不 管windows也好，linux也好，它們wakeup的思想是完全一致的，不同的地方就在于實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)了，例如上圖中漏斗與通道的鏈接部 分，linux下是采用管道pipe來實(shí)現(xiàn)的，而windows下是采用兩個(gè)socket之間的通訊來實(shí)現(xiàn)的，它們都有這樣的特性：

1）都有兩個(gè)端，一個(gè) 是read端，一個(gè)是write端，windows中兩個(gè)socket也是一個(gè)扮演read的角色，一個(gè)扮演write的角色；

2）當(dāng)往write端寫入 數(shù)據(jù)，則read端即可以收到數(shù)據(jù);從它們的特性可以看出，它們是能夠勝任這份工作的。

如果只想理解wakeup的原理，看到這里應(yīng)該差不多了，不過，下面，想繼續(xù)深入一下，滿足更多人的好奇心。

先看看linux下PollSelector的具體wakeup實(shí)現(xiàn)，分階段來介紹：

1）準(zhǔn)備階段

PollSelector在構(gòu)造的時(shí)候，就將管道pipe，及wakeup專用FD給準(zhǔn)備好，可以看一下它的實(shí)現(xiàn)：

PollSelectorImpl(SelectorProvider sp) {     super(sp, 1, 1);     int[] fdes = new int[2];     IOUtil.initPipe(fdes, false);     fd0 = fdes[0];     fd1 = fdes[1];     pollWrapper = new PollArrayWrapper(INIT_CAP);     pollWrapper.initInterrupt(fd0, fd1);     channelArray = new SelectionKeyImpl[INIT_CAP]; }

IOUtil.initPipe，采用系統(tǒng)調(diào)用pipe(int fd[2])來創(chuàng)建管道，fd[0]即為ready端，fd[1]即為write端。

另一個(gè)需要關(guān)注的點(diǎn)就是pollWrapper.initInterrupt(fd0, fd1)，先看一下它的實(shí)現(xiàn)：

void initInterrupt(int fd0, int fd1) {     interruptFD = fd1;     putDescriptor(0, fd0);     putEventOps(0, POLLIN);     putReventOps(0, 0); }

以看到，initInterrupt在準(zhǔn)備wakeup專用FD，因?yàn)閒d0是read端fd，fd1是write端fd：

interruptFD被初始化為write端fd；

putDescriptor(0, fd0)初始化pollfd數(shù)組中的***個(gè)pollfd,即指PollSelector關(guān)注的***個(gè)fd，即為fd0；

putEventOps(0, POLLIN)初始化fd0對(duì)應(yīng)pollfd中的events為POLLIN,即指fd0對(duì)可讀事件感興趣；

putReventOps(0, 0)只是初始化一下fd0對(duì)應(yīng)的pollfd中的revents;

2）執(zhí)行階段

有了前面的準(zhǔn)備工作，就看PollArrayWrapper中的interrupt()實(shí)現(xiàn)：

public void interrupt() {     interrupt(interruptFD); }

interrupt是native方法，它的入?yún)nterruptFD即為準(zhǔn)備階段管道的write端fd，對(duì)應(yīng)于上圖，其實(shí)就是漏斗端，因此，就是不看其實(shí)現(xiàn)，也知道它肯定扮演著倒水的這個(gè)動(dòng)作，看其實(shí)現(xiàn)：

JNIEXPORT void JNICALL Java_sun_nio_ch_PollArrayWrapper_interrupt(JNIEnv *env, jobject this, jint fd) {     int fakebuf[1];     fakebuf[0] = 1;     if (write(fd, fakebuf, 1) < 0) {          JNU_ThrowIOExceptionWithLastError(env,                                           "Write to interrupt fd failed");     } }

可以看出，interrupt(interruptFD)是往管道的write端fd1中寫入一個(gè)字節(jié)(write(fd, fakebuf, 1))。

是的，只需要往fd1中寫入一個(gè)字節(jié)，fd0即滿足了可讀事件ready，則Selector自然會(huì)因?yàn)橛惺录eady而中止阻塞返回。

EPollSelector與PollSelector相比，其wakeup實(shí)現(xiàn)就只有initInterrupt不同，它的實(shí)現(xiàn)如下：

void initInterrupt(int fd0, int fd1) {     outgoingInterruptFD = fd1;     incomingInterruptFD = fd0;     epollCtl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd0, EPOLLIN); }

epfd之前的篇章里已經(jīng)講過，它是通過epoll_create創(chuàng)建出來的epoll文件fd，epollCtl調(diào)用內(nèi)核epoll_ctl實(shí)現(xiàn)了往epfd上添加fd0，且其感興趣事件為可讀(EPOLLIN)。

因此可以斷定，EPollSelector與PollSelector的wakeup實(shí)現(xiàn)是一致的。

因?yàn)橹耙恢睂Ｗ⑴c分析linux下的Java NIO實(shí)現(xiàn)，忽略了windows下的選擇過程等，這里突然講解其wakeup實(shí)現(xiàn)似乎很突兀，所以打算后面專門起一篇來介紹windows下的NIO實(shí) 現(xiàn)，這里我們只需要理解wakeup原理，甚至自己去看看其wakeup實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該也沒什么難度。

關(guān)于如何進(jìn)行Java NIO的wakeup剖析問題的解答就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道了解更多相關(guān)知識(shí)。