(卷二) Netty Java BIO 编程

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2.1 I/O 模型

  1. 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

  2. Java 共支持 3 种网络编程模型/IO 模式:BIO、NIO、AIO

  3. 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

  4. 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

  5. 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

  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。

2.3 Java BIO 基本介绍

  1. Java BIO 就是传统的 java io 编程,其相关的类和接口在 java.io

  2. 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)。

  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

2.4 Java BIO 工作机制

**对 BIO 编程流程的梳理 **

  1. 服务器端启动一个 ServerSocket

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  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)

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

  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