Netty系列（二）Java BIO編程

1. I/O模型基本說明
1)I/O 模型簡單的理解：就是用什么的通道進行數據的發送和接收，很大程度上決定了程序通信的性能。
2)java共支持3種網絡編程模型/IO模式：BIO、NIO、AIO
3)java BIO: 同步并阻塞，服務器實現模式為一個鏈接一個進程，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，如果這個連接沒有任務處理則會造成不必要的線程開銷。

4）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（鏈接），即客戶端發送的鏈接請求都會注冊到多路復用器上，多路復用器輪詢到鏈接有I/O請求進行處理。

5）java AIO: 異步非阻塞，AIO引入異步通道的概念，采用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，一般適用用鏈接數較多且鏈接時間較長的應用。
2. BIO、NIO、AIO適用場景分析
1）BIO方式適用于鏈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，JDK 1.4以前的唯一選擇，但是程序簡單易理解。
2）NIO方式適用于連接數目較多且鏈接比較端的架構，比如聊天服務器，彈幕系統，服務器之間通信等，編程比較復雜JDK1.4開始支持。
3）AIO方式適用于鏈接數目較多且連接比較長的架構，比如相冊服務器，充分調操作系統參與并發操作，編程比較復雜，JDK1.7開始支持。
3.java BIO 基本介紹
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鏈接一個進程，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，如果這個連接沒有任務處理則會造成不必要的線程開銷，可以通過線程池機制改善（實現多個客戶端連接服務器）。
3）BIO方式適用于鏈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，JDK 1.4以前的唯一選擇，但是程序簡單易理解。
4.java BIO工作機制
1)服務器端啟動一個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相應，如果沒有則會等待，或者被拒絕
4）如果有相應，客戶端線程會等待請求結束后，在繼續執行。

5.java BIO應用實例
實例說明：
1）使用BIO模型編寫一個服務器端，監聽6666端口。當有客戶端鏈接時，就啟動一個進程與其通信。
2）使用線程池機制改造，可以鏈接多個客戶端。
3）服務器端可以接受客戶端發送的數據（使用telnet 進行測試）。
實例代碼：

package com.hzm.bio;

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

/**
 * @Author：huangzhimin
 * @Date：2020/7/28
 * @描述：BIO模式的服務器
 **/
public class BIOService {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //線程池機制
        //編寫思路
        //1.創建一個線程池
        ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        //創建serverSocket
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
        System.out.println("服務器啟動了");
        while (true){
            //監聽等待客戶端鏈接
           final Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("鏈接到一個客戶端");
            //2.如果有客戶端鏈接，就創建一個線程與之通信
            newCachedThreadPool.execute( new Runnable(){
                @Override
                public void run() {
                    //編寫一個方法與客戶端通信
                    handler(socket);
                }
            });

        }
    }

    //編寫一個handler方法與客戶端通信
    public static void handler(Socket socket){

        try {
            System.out.println("線程id"+Thread.currentThread().getId()+"線程名稱"+Thread.currentThread().getName());
            byte[] bytes = new byte[1024];
            //通過socket 獲取輸入流
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            while (true){
                int read = inputStream.read(bytes);
                if (read != -1){
                    System.out.println(new String(bytes,0,read));//輸出客戶端發送內容
                }else {
                    break;
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("關閉client鏈接");
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }
}

測試方式：
1.執行本地main方法

2.打開cmd,輸入telnet 127.0.0.1 6666

3.回車 按 Ctrl + ] 兩個按鍵進入輸入界面

4.利用send 發送數據

5.查看控制臺

6.多個客戶端鏈接重復執行 2,3，4,5 步驟即可。
6.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
結束語：java BIO 編程結束，下一章將開始寫java NIO 系列，喜歡的請點個贊。