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Java NIO 类库 Selector 机制解析

一、 前言

自从 J2SE 1.4 版本以来，JDK 发布了全新的 I/O 类库，简称 NIO，其不但引入

了全新的高效的 I/O 机制，同时，也引入了多路复用的异步模式。NIO 的包中主

要包含了这样几种抽象数据类型：

� Buffer：包含数据且用于读写的线形表结构。其中还提供了一个特殊类用于内

存映射文件的 I/O 操作。

异常 RuntimeException，异常的报错信息让他开始了对 NIO 的 Selector 进行了一

些调查。当赵锟对我共享了 Selector 的一些底层机制的猜想和调查时候，我们觉

得这是一件很有意思的事情，于是在伙同赵锟进行过一系列的调查后，我俩发现

了很多有趣的事情，于是导致了这篇文章的产生。这也是为什么本文的作者署名

为我们两人的原因。

先要说明的一点是，赵锟和我本质上都是出身于 Unix/Linux/C/C++的开发人员，

对于 Java，这并不是我们的长处，这篇文章本质上出于对 Java 的 Selector 的好奇，

因为从表面上来看 Selector 似乎做到了一些让我们这些 C/C++出身的人比较惊奇

的事情。

些微辞，C++出身的程序员从来都不会觉得 Java 是一件很困难的事情。当然，对

于长期习惯于使用操作系统 API（系统调用 System Call）的 C/C++程序来说，

面对 Java 中的比较“另类”地操作系统资源的方法可能会略感困惑，但万变不

离其宗，只需要对面向对象的设计模式有一定的了解，用不了多长时间，Java

的 SDK 类库也能玩得随心所欲。

在使用 Java 进行相关网络程序的的设计时，出身 C/C++的人，首先想到的框架

就是多路复用，想到多路复用，Unix/Linux 下马上就能让从想到 select, poll, epoll

系统调用。于是，在看到 Java 的 NIO 中的 Selector 类时必然会倍感亲切。稍加

查阅一下 SDK 手册以及相关例程，不一会儿，一个多路复用的框架便呈现出来，

Selector.open()抛出，错误信息居然是 Unable to establish loopback connection。

“Selector.open()居然报 loopback connection 错误，凭什么？不应该啊？open 的时

候又没有什么 loopback 的 socket 连接，怎么会报这个错？”

长期使用 C/C++的程序当然会对操作系统的调用非常熟悉，虽然 Java 的虚拟机

搞的什么系统调用都不见了，但 C/C++的程序员必然要比 Java 程序敏感许多。

三、 开始调查 : 怎么 Java 这么“傻”!

问题变得越来越蹊跷了。难道这都是 Selector.open()在做怪？难道 Selector.open()

要创建一个自己连接自己的链接？写个程序看看：

import java.nio.channels.Selector;

import java.lang.RuntimeException;

import java.lang.Thread;

public class TestSelector {

private static final int MAXSIZE=5;

public static final void main( String argc[] ) {

}

Thread.sleep(30000);

}catch( Exception ex ){

throw new RuntimeException( ex );

}

}

}

orer 中看到下面的对话框：（居然有 10 个连接，从连接端口我们可以知道，互

相连接， 如：第一个连第二个，第二个又连第一个）

就会发现你的程序有这样的错误了：（在我的 XP 机器上大约运行到 2000 个 Selec

tor.open() 左右）

Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: java.io.IOException: Unable to establis

h loopback connection

at Test.main(Test.java:18)

Caused by: java.io.IOException: Unable to establish loopback connection

at sun.nio.ch.PipeImpl$Initializer.run(Unknown Source)

at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)

at sun.nio.ch.PipeImpl.<init>(Unknown Source)

Caused by: java.net.SocketException: No buffer space available (maximum connections reach

ed?): connect

at sun.nio.ch.Net.connect(Native Method)

at sun.nio.ch.SocketChannelImpl.connect(Unknown Source)

at java.nio.channels.SocketChannel.open(Unknown Source)

... 9 more

四、 继续调查 : 如此跨平台

如果在 Linux 上不建自己和自己的 TCP 连接的话，那么文件描述符和端口都会

被省下来了，是不是也就是说我们调用 65535 个 Selector.open()的话，应该不会

出现异常了。

可惜，在实现运行过程序当中，还是一样报错：（大约在 400 个 Selector.open()

左右，还不如 Windows）

Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: java.io.IOException: Too many open fi

les

at Test1.main(Test1.java:19)