Netty之JavaBIO编程模型介绍

简介: 最近打算再次整理下Netty的相关内容,但是要把Netty弄的比较清楚,我们首先需要对Java中的BIO,NIO及AIO要比较清楚,所以我们前面会花几篇文章先把这块的内容整理出来。


 最近打算再次整理下Netty的相关内容,但是要把Netty弄的比较清楚,我们首先需要对Java中的BIO,NIO及AIO要比较清楚,所以我们前面会花几篇文章先把这块的内容整理出来。

JavaBIO编程模型介绍

1.I/O模型介绍

1.1 什么是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:

   BIO

   NIO

   AIO

1.2 Java BIO

 同步并且阻塞(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端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。

image.png

1.3 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,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

image.png

1.4 Java AIO

 AIO也称为NIO2,异步非阻塞,AIO引入异步通道的概念,采用了Proactor模式,简化了程序的编写,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适用场景介绍

image.png

3.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

4.BIO工作机制

image.png

流程描述:

   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

5.BIO应用实例

 接下来我们通过一个小的DEMO案例来看看

BioServer

package com.dpb.netty.bio;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
 * @program: netty4demo
 * @description:
 * @author: 波波烤鸭
 * @create: 2019-12-28 10:42
 */
public class BioServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //线程池机制
        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("线程信息 id =" + Thread.currentThread().getId() + " 名字=" + Thread.currentThread().getName());
            //监听,等待客户端连接
            System.out.println("等待连接....");
            final Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("连接到一个客户端");
            //就创建一个线程,与之通讯(单独写一个方法)
            newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
                public void run() { //我们重写
                    //可以和客户端通讯
                    handler(socket);
                }
            });
        }
    }
    //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();
            }
        }
    }
}

BioClient

package com.dpb.netty.bio;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
/**
 * @program: netty4demo
 * @description:
 * @author: 波波烤鸭
 * @create: 2019-12-28 10:45
 */
public class BioClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Socket socket = new Socket("localhost",6666);
        OutputStream out = socket.getOutputStream();
        out.write("hello ...".getBytes());
        out.flush();
        out.close();
    }
}

执行效果:

image.png

6.BIO问题分析

 最后我们来分析下BIO所具有的一些问题。

   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


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