20200930 2. Java BIO 编程
Java BIO 编程
I/O 模型
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 I/O 模式：BIO、NIO、AIO
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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
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。
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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
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。
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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，目前没有被广泛使用
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。
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
BIO 编程简单流程
- 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，再继续执行
原理图：
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)。
@Slf4j
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();
ServerSocket server = new ServerSocket(6666);
log.info("tomcat服务器启动...");
while (true) {
log.info("main 等待中。。。1");
//阻塞， 等待客户端连接
final Socket socket = server.accept();
log.info("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) {
log.info("handler 等待中。。。2");
//读客户端数据 阻塞
int read = inputStream.read(bytes);
log.info("handler 读取到数据");
if (read != -1) {
log.info(new String(bytes, 0, read));
} else {
break;
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
log.info("关闭和client的连接..");
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
测试
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启动服务端
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telnet 连接并发送数据
## telnet 连接服务端 telnet 127.0.0.1 6666 ## 快捷键 Ctrl+] ## 发送数据 send test001 -
查看日志，注意日志的线程名
Java BIO 问题分析
- 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
