BIO编程

1 模型基本说明

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。

2 BIO、NIO、AIO使用场景分析

1. 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。
2. 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。
3. 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 Java BIO 基本介绍

1. Java BIO 就是传统的 Java I/O 编程，其相关的类和接口在 java.io。
2. BIO(BlockingI/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】
3. 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应用实例

实例说明：

1. 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。
2. 要求使用线程池机制改善，可以连接多个客户端。
3. 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.sora.springboot01.bio;
 
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
 
/**
 * @Classname: bio
 * @Description:
 * @Author: Stonffe
 * @Date: 2022/12/13 17:07
 */
public class BIOServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //线程池机制
        //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(单独写一个方法)
        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
        ServerSocket socket = new ServerSocket(6666);
        System.out.println("服务器启动");
        while (true) {
            System.out.println("线程信息id = " + Thread.currentThread().getId() + "|名字 = " + Thread.currentThread().getName());
            System.out.println("等待连接....");
            Socket accept = socket.accept();
            System.out.println("连接到一个客户端");
            pool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    handler(accept);
                }
            });
        }
    }
    //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();
            }
        }
    }
}

package com.sora.springboot01.bio;
 
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
 
/**
 * @Classname: Client
 * @Description:
 * @Author: Stonffe
 * @Date: 2022/12/13 20:40
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Socket socket = new Socket("localhost", 6666);
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
            DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(outputStream);
            String s = "helle from client";
            dataOutputStream.write(s.getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
 

5 Java BIO 问题分析

1. 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。
2. 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。
3. 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。