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线程 学习 连接
2023-03-14 22:54:30 时间

I/O模型

基本模型说明

  1. 1. 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收，很大程度上决定了程序通信的性能。
  2. 2. Java支持3种网络编程模型：BIO,NIO,AIO
  3. 3. BIO模型：同步阻塞模型，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就会造成线程资源的浪费。
  4. image.png
  5. 4. NIO模型：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），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请求就会进行处理，如下图.
  6. image.png
  7. 5. AIO:异步非阻塞，AIO引入了异步通道的概念，采用了Proactor模式，简化了程序编写，有效的请求才启动线程，他的特点是先有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 使用场景分析

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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

  1. Java BIO 就是传统的 Java I/O 编程，其相关的类和接口在 java.io。
  2. BIO(BlockingI/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】
  3. 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。

Java BIO 工作机制

image.png

对 BIO 编程流程的梳理

  1. 1.服务器端启动一个 ServerSocket。
  2. 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. 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. 4.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

  1. 1. 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。
  2. 2.要求使用线程池机制改善，可以连接多个客户端。
  3. 3.服务器端可以接收客户端发送的数据（telnet 方式即可）。
  4. 4.代码演示
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 {
        //线程池机制
        //思路
        //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(单独写一个方法)
        ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        //创建ServerSocket
        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());
            //监听，等待客户端连接
            System.out.println("等待连接....");
            final Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("连接到一个客户端");
            //就创建一个线程，与之通讯(单独写一个方法)
            newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
                public void run() {//我们重写
                    //可以和客户端通讯
                    handler(socket);
                }
            });
        }
    }

    //编写一个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();
            //循环的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));//输出客户端发送的数据
                } else {
                    break;
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("关闭和client的连接");
            try {
                socket.close();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

Java BIO 问题分析

  1. 1.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。
  2. 2.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。
  3. 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，造成线程资源浪费。

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