java BIO編程詳解

一、I/O基本模型

1. Java BIO
   同步并阻塞(傳統阻塞型)， 服務器實現模式為一個連接一個線程， 即客戶端有連接請求時服務器端就需要啟動一個線程進行處理， 如果這個連接不做任何事情會造成不必要的線程開銷 .

2. Java NIO ：

同步非阻塞， 服務器實現模式為一個線程處理多個請求(連接)， 即客戶端發送的連接請求都會注冊到多路復用器上， 多路復用器輪詢到連接有 I/O 請求就進行處理

3. Java AIO(NIO.2) ：

   異步非阻塞， AIO 引入異步通道的概念， 采用了 Proactor 模式， 簡化了程序編寫， 有效的請求才啟動線程， 它的特點是先由操作系統完成后才通知服務端程序啟動線程去處理， 一般適用于連接數較多且連接時間較長的應用 。

二、 BIO、 NIO、 AIO 適用場景

1. BIO 方式適用于連接數目比較小且固定的架構， 這種方式對服務器資源要求比較高， 并發局限于應用中， JDK1.4以前的唯一選擇， 但程序簡單易理解。

2. NIO 方式適用于連接數目多且連接比較短（輕操作） 的架構， 比如聊天服務器， 彈幕系統， 服務器間通訊等。編程比較復雜， JDK1.4 開始支持。

3. AIO 方式使用于連接數目多且連接比較長（重操作） 的架構， 比如相冊服務器， 充分調用 OS 參與并發操作，編程比較復雜， JDK7 開始支持。  
   

三、 Java BIO

1. Java BIO 就是傳統的 java io 編程， 其相關的類和接口在 java.io
2. BIO(blocking I/O) ： 同步阻塞， 服務器實現模式為一個連接一個線程， 即客戶端有連接請求時服務器端就需要啟動一個線程進行處理， 如果這個連接不做任何事情會造成不必要的線程開銷， 可以通過線程池機制改善(實現多個客戶連接服務器)。
3. BIO 方式適用于連接數目比較小且固定的架構， 這種方式對服務器資源要求比較高， 并發局限于應用中， JDK1.4以前的唯一選擇， 程序簡單易理解

BIO的流程

1. 服務端啟動一個ServerSocket。
2. 客戶端啟動 Socket 對服務器進行通信， 默認情況下服務器端需要對每個客戶建立一個線程與之通訊
3. 客戶端發出請求后, 先咨詢服務器是否有線程響應， 如果沒有則會等待， 或者被拒絕
4. 如果有響應， 客戶端線程會等待請求結束后， 在繼續執行

四、BIO編程實戰

public class BioServer {


    public static void main(String[] args) throws  Exception{
        //1.創建一個Socket服務器
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
        ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();//創建線程池執行客戶端連接請求
        while(true){
            //接收客戶端socket連接
            Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("連接到一個客戶端");
            //對客戶端數據進行處理
            threadPool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    handler(socket);
                }
            });
        }
    }

    private static void  handler(Socket socket)  {
        try {
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();

            byte[] bytes = new byte[1024];
            //讀取數據
            int len = 0;
            while( (len = inputStream.read(bytes) ) != -1) {
                System.out.println(new String(bytes,0,len));
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                if(socket != null ) socket.close();
            }
            catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

五、 Java BIO 問題分析

1. 每個請求都需要創建獨立的線程，與對應的客戶端進行數據 Read，業務處理，數據 Write 。
2. 當并發數較大時，需要創建大量線程來處理連接，系統資源占用較大。
3. 連接建立后，如果當前線程暫時沒有數據可讀， 則線程就阻塞在 Read 操作上， 造成線程資源浪費當并發數較大時， 需要創建大量線程來處理連接，系統資源占用較大。 連接建立后，如果當前線程暫時沒有數據可讀， 則線程就阻塞在 Read 操作上， 造成線程資源浪費