java I/O模型的基本说明
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/IO模式:BIO、NIO、AIO
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 【简单示意图】
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 【简单示意图】
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
Java 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)。 【后有应用实例】
- 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
- BIO工作机制
工作原理图
BIO编程简单流程
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
- BIO代码示例
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 IOException {
// 思路:
// 1.创建一个ServerSocket监听端口6666
// 2.如有客户端连接就创建一个线程(线程池的方式)
// 3.接收客户端发送的数据并输出控制台
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
while (true) {
// 监听客户端连接请求,没有连接则线程就阻塞在此
final Socket socket = serverSocket.accept();
// 创建一个线程(线程池)处理一个连接
newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
public void run() {
handler(socket);
}
});
}
}
/**
* 专门处理客户端连接后的逻辑
* @param socket
*/
public static void handler(Socket socket) {
try {
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
byte[] bytes = new byte[1024];
while (true) {
int read = inputStream.read(bytes);
System.out.println("线程:"+ Thread.currentThread().getName()+ "发送了数据");
if (read != -1) {
String s = new String(bytes, 0, read);
System.out.println(s);
} else {
break;
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
客户端使用telnet 方式发送数据,可以使用win+r方式打开2到3黑窗口模拟客户端发送数据,输出结果如下:
线程:pool-1-thread-1发送了数据
111
线程:pool-1-thread-1发送了数据
222
线程:pool-1-thread-2发送了数据
333
线程:pool-1-thread-2发送了数据
4444
- java 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