Netty之JAVA BIO模型
一、JAVA BIO模型
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 。
BIO通讯流程:首先服务器启动,ServerSocket进行监控接收,此时若客户端想与之通讯的话,需要先启动Socket,然后建立一个线程,进行通讯,如若没有Socket连接ServerSocket连接的话,那么ServerSocket会一直进行等待Read。
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BIO通讯存在的问题:
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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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、BIO、NIO、AIO适用场景
- 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。
- 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。 - 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、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
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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
5、BIO应用实例
实例说明：
- 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。
- 要求使用线程池机制改善，可以连接多个客户端.
- 服务器端可以接收客户端发送的数据(telnet 方式即可)。
public class BIOServer {
public static void main(String[] args) throws Exception{
int corePoolSize = 2;
int maximumPoolSize = 4;
long keepAliveTime = 10;
TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(2);
ThreadFactory threadFactory = new NameTreadFactory();
RejectedExecutionHandler handler = new MyIgnorePolicy();
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,maximumPoolSize,keepAliveTime,unit,workQueue,threadFactory,handler);
executor.prestartAllCoreThreads(); // 预启动所有核心线程
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());
System.out.println("等待链接......");
final Socket socket = serverSocket.accept();
System.out.println("接受到一个客户端");
executor.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
handler(socket);
}
});
}
}
//编写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));
} else {
break;
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
static class NameTreadFactory implements ThreadFactory {
private final AtomicInteger mThreadNum = new AtomicInteger(1);
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
Thread t = new Thread(r, "my-thread-" + mThreadNum.getAndIncrement());
System.out.println(t.getName() + " has been created");
return t;
}
}
public static class MyIgnorePolicy implements RejectedExecutionHandler {
@Override
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
doLog(r, e);
}
private void doLog(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
// 可做日志记录等
System.err.println( r.toString() + " rejected");
}
}
}
6、BIO问题分析
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
