Netty之JavaBIO编程模型介绍
原创
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最近打算再次整理下Netty的相关内容，但是要把Netty弄的比较清楚，我们首先需要对Java中的BIO,NIO及AIO要比较清楚，所以我们前面会花几篇文章先把这块的内容整理出来。
JavaBIO编程模型介绍
1.I/O模型介绍
1.1 什么是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:
- BIO
- NIO
- AIO
1.2 Java BIO
同步并且阻塞(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端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。
1.3 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，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
1.4 Java AIO
AIO也称为NIO2,异步非阻塞，AIO引入异步通道的概念，采用了Proactor模式，简化了程序的编写，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。
2.BIO、NIO、AIO适用场景介绍
模型
| 场景
|
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。
|
3.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.io
BIO(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)。
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，程序简单易理解
4.BIO工作机制
流程描述:
- 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
5.BIO应用实例
接下来我们通过一个小的DEMO案例来看看
BioServer
package com.dpb.netty.bio;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
* @program: netty4demo
* @description:
* @author: 波波烤鸭
* @create: 2019-12-28 10:42
*/
public class BioServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//线程池机制
ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
//创建ServerSocket
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
System.out.println("服务器启动了");
while (true) {
System.out.println("线程信息 id =" + Thread.currentThread().getId() + " 名字=" + Thread.currentThread().getName());
//监听，等待客户端连接
System.out.println("等待连接....");
final Socket socket = serverSocket.accept();
System.out.println("连接到一个客户端");
//就创建一个线程，与之通讯(单独写一个方法)
newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
public void run() { //我们重写
//可以和客户端通讯
handler(socket);
}
});
}
}
//编写一个handler方法，和客户端通讯
public static void handler(Socket socket) {
try {
System.out.println("线程信息 id =" + Thread.currentThread().getId() + " 名字=" + Thread.currentThread().getName());
byte[] bytes = new byte[1024];
//通过socket 获取输入流
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
//循环的读取客户端发送的数据
while (true) {
System.out.println("线程信息 id =" + Thread.currentThread().getId() + " 名字=" + Thread.currentThread().getName());
System.out.println("read....");
int read = inputStream.read(bytes);
if(read != -1) {
System.out.println(new String(bytes, 0, read
)); //输出客户端发送的数据
} else {
break;
}
}
}catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally {
System.out.println("关闭和client的连接");
try {
socket.close();
}catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
BioClient
package com.dpb.netty.bio;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
/**
* @program: netty4demo
* @description:
* @author: 波波烤鸭
* @create: 2019-12-28 10:45
*/
public class BioClient {
public static void main(String[] args) throws Exception{
Socket socket = new Socket("localhost",6666);
OutputStream out = socket.getOutputStream();
out.write("hello ...".getBytes());
out.flush();
out.close();
}
}
执行效果:
6.BIO问题分析
最后我们来分析下BIO所具有的一些问题。
- 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
