Netty框架基礎----BIO阻塞式IO介紹，示意圖和demo實例

一.Java的IO模型

什麼是IO模型？

I/O 模型簡單的理解：就是用什麼樣的通道進行數據的發送和接收，很大程度上決定了程序通信的性能

Java支持的三種網絡編程模式：

1. BIO: 同步並阻塞(傳統阻塞型)，服務器實現模式爲一個連接一個線程，即客戶端有連接請求時服務器端就需要啓動一個線程進行處理，如果這個連接不做任何事情會造成不必要的線程開銷

2. NIO：同步非阻塞，服務器實現模式爲一個線程處理多個請求(連接)，即客戶端發送的連接請求都會註冊到多路複用器上，多路複用器輪詢到連接有I/O請求就進行處理，詳細介紹後面會有
3. AIO：異步非阻塞，AIO 引入異步通道的概念，採用了 Proactor 模式，簡化了程序編寫，有效的請求才啓動線程，它的特點是先由操作系統完成後才通知服務端程序啓動線程去處理，一般適用於連接數較多且連接時間

二.Java BIO 基本介紹

1. Java BIO 就是傳統的java io 編程，其相關的類和接口在 java.io
2. BIO(blocking I/O) ： 同步阻塞，服務器實現模式爲一個連接一個線程，即客戶端有連接請求時服務器端就需要啓動一個線程進行處理，如果這個連接不做任何事情會造成不必要的線程開銷，可以通過線程池機制來改善（線程池可以幫助我們管理工作線程）
3. 應用場景： BIO方式適用於連接數目比較小且固定的架構，這種方式對服務器資源要求比較高，併發侷限於應用中，JDK1.4以前的唯一選擇，程序簡單易理解

三.程序實例

需求：使用BIO模型編寫一個服務器端，監聽6666端口，當有客戶端連接時，就啓動一個線程與之通訊

使用線程池機制改善，可以連接多個客戶端

public class BIOServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //線程池機制

        //思路
        //1. 創建一個線程池
        //2. 如果有客戶端連接，就創建一個線程，與之通訊(單獨寫一個方法)

        ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

        //創建ServerSocket
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);

        System.out.println("服務器啓動了");

        while (true) {

            System.out.println("線程信息 id =" + Thread.currentThread().getId() + " 名字=" + Thread.currentThread().getName());
            //監聽，等待客戶端連接
            System.out.println("等待連接....");
            final Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("連接到一個客戶端");

            //就創建一個線程，與之通訊(單獨寫一個方法)
            newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
                public void run() { //我們重寫
                    //可以和客戶端通訊
                    handler(socket);
                }
            });

        }


    }

    //編寫一個handler方法，和客戶端通訊
    public static void handler(Socket socket) {

        try {
            System.out.println("線程信息 id =" + Thread.currentThread().getId() + " 名字=" + Thread.currentThread().getName());
            byte[] bytes = new byte[1024];
            //通過socket 獲取輸入流
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();

            //循環的讀取客戶端發送的數據
            while (true) {

                System.out.println("線程信息 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
                   )); //輸出客戶端發送的數據
               } else {
                   break;
               }
            }


        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println("關閉和client的連接");
            try {
                socket.close();
            }catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }
}

可以運行main函數，然後用cmd進行連接，觀察程序變化

三.BIO問題分析

1. 每個請求都需要創建獨立的線程，與對應的客戶端進行數據 Read，業務處理，數據 Write
2. 當併發數較大時，需要創建大量線程來處理連接，系統資源佔用較大
3. 連接建立後，如果當前線程暫時沒有數據可讀，則線程就阻塞在 Read 操作上，造成線程資源浪費