java aio实现 java aio编程

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技术笔耕者 2023-09-25 08:35:53

文章标签 java aio实现 I/O模型 NIO Netty BIO 文章分类 Java 后端开发

1. I/O 模型

1.1. 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【简单示意图】
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【简单示意图】
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。

1.2. 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。

1.3. 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.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

1.4. Java BIO 工作机制

java aio实现 java aio编程_NIO

对 BIO 编程流程的梳理

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

1.5. 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)。
代码演示：

package com.mylove.bio;

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;


/**
 * @program: NettyPro
 * @description: BIO服务端
 * @author: XXXXX
 * @create: 2020-09-08 20:31
 **/
public class BIOServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1. 创建一个线程池
        //2.如果有客户端连接，就创建一个线程与之通讯
        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("等待连接....");
            final Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("连接到一个客户端");
            newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                     handler(socket);
                }
            });
        }
    }
    public static void handler(Socket socket){
        try {
            System.out.println("线程信息 id = " + Thread.currentThread().getId() +" 线程名字 = " + Thread.currentThread().getName());
            byte[] bytes = new byte[1024];
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            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));
                }else{
                    break;
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println("关闭和client的连接");
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}