Netty学习二：IO模型 BIO

一、I/O模型的基本概念

　　　　I/O模型的简单理解就是，用什么样的通道进行数据的发送和接受，很大程度上决定了程序通讯的性能。

　　　　JAVA程序支持3种网络通信模型/IO模式：BIO、NIO、AIO

　　　　　　BIO：同步并阻塞（传统阻塞模型），服务器的实现模式为一个连接一个线程，及客户端有连接请求时，服务器端需要启动一个线程进行处理，如果这个线程不做任何事情，就会造成不必要的线程开销。

　　　　　　适用于连接数较小且固定的架构，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之前的唯一选择，但程序简单理解。

　　　　　　NIO：同步非阻塞，服务器的实现模式为，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由I/O请求就进行处理。

　　　　　　适用于连接数目多而且连接比较短的架构，比如聊天室，弹幕系统，服务器之间的通讯等，编程比较复杂，JDK1.4开始支持。

　　　　　　AIO（NIO.2）：异步非阻塞（尚未进行广泛应用），AIO引入了异步通道的概念，采用了Proactor模式，简化了程序的编写，有效的请求才可以启动线程。特点是，先由操作系统完成后才通知服务端应用程序启动线程去进行处理

　　　　　　适用于连接数较多且连接时间较长的应用，比如相册服务器，编程比较复杂，JDK1.7引入。

二、BIO

　　　　主要定义如上所示。BIO可以通过线程池的机制来进行改善。

　　　　BIO编程的简单流程：

　　　　　　1.服务端启动一个ServerSocket

　　　　　　2.客户端启动一个Socket对服务器进行通讯，默认情况下服务器需要对每个客户建立一个线程与之通讯。

　　　　　　3.客户端发起请求后，先咨询服务器是否有线程响应，如果没有则会等待或者直接拒绝

　　　　　　4.如果有响应，客户端线程会等待请求结束后，再继续执行

　　　　BIO本地测试时，客户端可以通过telnet发送请求，服务端代码如下

package com.mytest.bio;

import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class BioServer {

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

        //1.创建一个线程池
        ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

        //2.如果有客户端连接，就创建一个线程，与之通信
        //创建ServerSocket
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);

        System.out.println("服务器已启动");

        while (true) {
            //监听，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讯
            newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    //可以和客户端进行通讯
                    handler(socket);
                }
            });
        }
    }

    //编写一个handler方法，和客户端进行通讯
    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());
                int read  = inputStream.read(bytes);
                if (read != -1) {
                    System.out.println(new String(bytes, 0, read));
                }else {
                    break;
                }
            }
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //无论处理结果如何，都需要关闭socket
            System.out.println("关闭和client的连接");
            try{
                socket.close();
            }catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

　　　　BIO存在的问题：

　　　　　　1.每个请求都会创建独立的线程，与对应的客户端进行read/write

　　　　　　2.当并发数较大时，需要创建大量的线程来处理连接，系统资源占用较大

　　　　　　3.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，造成了线程资源的浪费。