2.1 I/O 模型
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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
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Java 共支持 3 种网络编程模型/IO 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
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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
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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
2.2 BIO、NIO、AIO 适用场景分析
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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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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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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。
2.3 Java BIO 基本介绍
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Java BIO 就是传统的 java io 编程,其相关的类和接口在 java.io
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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)。
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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
2.4 Java BIO 工作机制
**对 BIO 编程流程的梳理 **
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服务器端启动一个 ServerSocket
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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
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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
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如果有响应,客户端线程会等待请求结束后,在继续执行
2.5 Java BIO 应用实例
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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。
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要求使用线程池机制改善,可以连接多个客户端.
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服务器端可以接收客户端发送的数据(telnet 方式即可)
public static void main(String[] args) throws IOException {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
System.out.println("服务器启动了");
while (true) {
System.out.println("等待连接...");
//从服务器中接受到一个服务器连接
final Socket socket = serverSocket.accept();
System.out.println("连接到了一个客户端");
executorService.execute(new Runnable() {
public void run() {
handler(socket);
}
});
}
}
根据接收到的socket,获取数据
//从socket中,获取数据
public static void handler(Socket socket) {
try {
//System.out.println("线程ID="+Thread.currentThread().getId()+" 线程名字="+Thread.currentThread().getName());
//1. 定义个byte数组用来接受数据
byte[] bytes = new byte[1024];
//2. socket的输入流对象
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
//3. 循环读取来自客户端的发送的数据,这里可以循环对inputSteam对象进行读取
while (true){
System.out.println("线程ID="+Thread.currentThread().getId()+" 线程名字="+Thread.currentThread().getName());
//4. 每次使用数组对象来接收输入流中的数据
System.out.println("read...");
//这里需要注意的是:在read方法中会阻塞
int read = inputStream.read(bytes);
//5. 如果读取的数据长度不唯一,则把bytes数组对象,转换为字符串对象
if(read!=-1){
String message = new String(bytes,0,read);
System.out.println("客户端发送的消息:"+message);
}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();
}
}
}
客户端演示:
# 连接服务器
telnet 127.0.0.1 6666
# 进入会话模式
ctrl+ ]
服务端出现了连接请求:
客户端发送数据:
服务端接收数据:
2.6 Java BIO 问题分析
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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
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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。
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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