前言

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种一棵树最好的时间是十年前,其次是现在

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絮叨

这个系列是8月的计划,大概能写个十来篇的文章,估计是要的 ,所以说要是原创是不可能的,我不是找了很多学习资料,然后肯定会copy很多,所以说我还是得好好学习,把学习记录记录一下。还是那句话,学习是螺旋上升的,加油的。小伙伴们

I/O模型

I/O 模型基本说明

I/O 模型简单的理解:就是用什么样的通道进行数据的发送和接收,很大程度上决定了程序通信的性能

Java共支持3种网络编程模型/IO模式:BIO、NIO、AIO

  • Java BIO : 同步并阻塞(传统阻塞型),服务器实现模式为一个连接一个线程,即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理,如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销
  • Java NIO : 同步非阻塞,服务器实现模式为一个线程处理多个请求(连接),即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上,多路复用器轮询到连接有I/O请求就进行处理
  • Java AIO(NIO.2) : 异步非阻塞,AIO 引入异步通道的概念,采用了 Proactor 模式,简化了程序编写,有效的请求才启动线程,它的特点是先由操作系统完成后才通知服务端程序启动线程去处理,一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用

BIO、NIO、AIO适用场景分析

  • BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构,这种方式对服务器资源要求比较高,并发局限于应用中,JDK1.4以前的唯一选择,但程序简单易理解。
  • NIO方式适用于连接数目多且连接比较短(轻操作)的架构,比如聊天服务器,弹幕系统,服务器间通讯等。编程比较复杂,JDK1.4开始支持。
  • AIO方式使用于连接数目多且连接比较长(重操作)的架构,比如相册服务器,充分调用OS参与并发操作,编程比较复杂,JDK7开始支持。

Java BIO 基本介绍

Java BIO 就是传统的java io 编程,其相关的类和接口在 java.ioBIO(blocking I/O) :

同步阻塞,服务器实现模式为一个连接一个线程,即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理,如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销,可以通过线程池机制改善(实现多个客户连接服务器)。 【后有应用实例】

Java BIO 工作机制

工作原理图

小六六学Netty系列之Java BIO_服务器

BIO编程简单流程

就是任何一个网络通信框架都是一样的,就好比tomcat对吧,我们来看看他们基本流程,并且我们自己用代码去实现一下这个流程吧,这样我们就能对整个bio有了很清晰的了解了,他的步骤分为以下几步

  • 服务器端启动一个ServerSocket
  • 客户端启动Socket对服务器进行通信,默认情况下服务器端需要对每个客户 建立一个线程与之通讯
  • 客户端发出请求后, 先咨询服务器是否有线程响应,如果没有则会等待,或者被拒绝
  • 如果有响应,客户端线程会等待请求结束后,在继续执行

Java BIO 应用实例

实例说明:使用BIO模型编写一个服务器端,监听6666端口,当有客户端连接时,就启动一个线程与之通讯。

要求使用线程池机制改善,可以连接多个客户端.服务器端可以接收客户端发送的数据(telnet 方式即可)。

具体的实现代码,和演示

package com.itheima.mq.rocketmq;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
* @author 小六六
* @version 1.0
* @date 2020/8/1 13:22
*/
public class BIOServer {

public static void main(String[] args) throws Exception {

//创建一个线程池,每连接到一个客户端,就启动一个线程和客户端进行通信
ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

@SuppressWarnings("resource")
ServerSocket server=new ServerSocket(6666);
System.out.println("tomcat服务器启动...");
while(true){
//阻塞, 等待客户端连接
final Socket socket = server.accept();
System.out.println("连接到一个客户端!");
newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {

@Override
public void run() {
//业务处理
handler(socket);
}
});
}

}

/**
* 处理
* @param socket
*/
public static void handler(Socket socket){
try {
byte[] bytes = new byte[1024];
InputStream inputStream = socket.getInputStream();

while(true){
//读客户端数据 阻塞
int read = inputStream.read(bytes);
if(read != -1){
System.out.println(new String(bytes, 0, read));
}else{
break;
}
}

} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally{
try {
System.out.println("关闭和client的连接..");
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}

上面的代码 用的也是jdk自带的线程池,怎么说呢,其实我看到很多开源框架都用了自带的线程池,就连阿里的框架也是nacos,其实说什么自己的线程池会oom啥的,这个得自测了才行。

测试结果

这边小六六没有自己写客户端了,而是用的telent

小六六学Netty系列之Java BIO_客户端_02

总结一下

  • 第一个我们要 搞一个serverSocket
  • ServerSocket server=new ServerSocket(6666);
  • 然后通过 final Socket socket = server.accept(),获得一个socket 对象,当客户端没有发送信息给服务端的时候,此时的线程是阻塞的。之后就是相互通信了

结尾

我们来看看BIO这种IO模型有什么问题

  • 每个请求都需要创建独立的线程,与对应的客户端进行数据 Read,业务处理,数据 Write 。
  • 当并发数较大时,需要创建大量线程来处理连接,系统资源占用较大。
  • 连接建立后,如果当前线程暂时没有数据可读,则线程就阻塞在 Read 操作上,造成线程资源浪费

小六六学Netty系列之Java BIO_java_03

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