I/O模型

I/O 模型的简单理解：用什么样的通道进行数据的发送和接收。它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（I/O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。
- 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。
- 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。

BIO、NIO、AIO适用场景分析

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。

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）。【后面有应用实例】
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编程简单流程：

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。

Java BIO应用实例

编写服务器端：BIOServer，并运行。

public class BIOServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 线程池机制

        // 1.创建一个线程池
        // 2.如果有客户端连接，就创建一个线程，与之通讯
        ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        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() + "，name=" + Thread.currentThread().getName());
            // 等待客户端连接
            final Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("连接到一个客户端");
            // 创建一个线程，与之通信
            newCachedThreadPool.execute(() -> {
                handler(socket);
            });
        }

    }

    private static void handler(Socket socket) {
        try {
            System.out.println("线程信息 id=" + Thread.currentThread().getId() + "，name=" + 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) {
                int read = inputStream.read(bytes);
                if (read != -1) {
                    System.out.println(new String(bytes, 0, read));
                } 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();
            }
        }
    }
}

启动服务器端

在cmd命令行中输入：
1
telnet 127.0.0.1 6666

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。

1. Java BIO编程

2020-02-02
Java

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谢谢大爷~