通过TCP交互以及Socket API来看阻塞式IO

目录

• 一、TCP交互以及Socket API调用
• 二、进程读取数据的过程
• 三、java演示
  • 服务端代码
  • 客户端源码
  • 执行结果

一、TCP交互以及Socket API调用

三次握手建立TCP以后开始传输数据。

Accept后对于服务端来说整个socket创建完毕，直接进入read状态。read是一个阻塞调用，所谓阻塞是指服务器进入等待，直到read返回。

read其实是的主要时间是等待数据ready：

1. 客户端发送后，有可能发送端的发送窗口已经满了，需要等待，记为T1。
2. 进入发送窗口后，TCP传输本身需要时间，T2。
3. 接收端数据后从内核拷贝到用户空间也需要时间，T3

所以read阻塞的时间至少需要T1+T2+T3，其中T1+T2的时间为等待数据的时间

二、进程读取数据的过程

三、java演示

接下来用java源码来演示BIO的过程，为了看到效果特意在客户端加入了两次sleep来标识客户端IO的时间，而服务端的read却要一直等待阻塞在这个客户端的IO上。

源码参考

服务端代码

import java.io.InputStream;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

public class SocketBioServer {
    static SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");

    public static void main(String[] args) {
        try {
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket();
            serverSocket.bind(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
            while (true) {
                Socket socket = serverSocket.accept();
                System.out.println(time() + "->accepted, begin to read......");
                String result = readBytes(socket.getInputStream());
                System.out.println(time() + "->" + result);
                socket.close();
            }
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }

    static String readBytes(InputStream is) throws Exception {
        long start = 0;
        int total = 0;
        long begin = System.currentTimeMillis();
        int count = 0;
        while ((count = is.read()) > -1) {//block,有数据写入的时候才会返回值。客户端关闭后才会返回-1
            if (start == 0) {
                start = System.currentTimeMillis();
            }
            total += count;
        }
        //读完数据的时间
        long end = System.currentTimeMillis();
        return "wait=" + (start - begin) + "ms,read=" + (end - start) + "ms,total=" + total + "bs";
    }

    static String time() {
        return sdf.format(new Date());
    }
}

客户端源码

import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.Socket;

public class SocketBioClient {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Socket s = new Socket();
            s.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
            Thread.sleep(5000);//模拟数据发送前的等待
            s.getOutputStream().write(prepareBytes());
            Thread.sleep(1000);//模拟写入数据需要的时间
            s.close();//关闭后客户端才能返回-1
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }

    }

    static byte[] prepareBytes() {
        byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 1];
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            bytes[i] = 1;
        }
        return bytes;
    }
}

执行结果

23:03:14->accepted, begin to read......
23:03:20->wait=5005ms,read=1002ms,total=1048576bs

通过上述可以看到read一直阻塞等待客户端的IO写入。