I/O模型

• I/O 模型簡單的理解:就是用什么樣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
• Java 共支持 3 種網絡編程模型/IO 模式:BIO、NIO、AIO
• 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

• 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

• 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

BIO、NIO、AIO 適用場景分析

• 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。

• 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。

• 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。

BIO

• Java BIO 就是傳統的 java io 編程，其相關的類和接口在 java.io
• 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)。 【后有應用實例】
• 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

實例

1. 使用BIO模型編寫一個服務器端，監聽6666端口，當有客戶端連接時，就啟動一個線程與之通訊。
2. 要求使用線程池機制改善，可以連接多個客戶端.
3. 服務器端可以接收客戶端發送的數據(telnet 方式即可)。
4. 代碼演示

package com.atguigu.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 {

        //線程池機制

        //思路
        //1. 創建一個線程池
        //2. 如果有客戶端連接，就創建一個線程，與之通訊(單獨寫一個方法)

        ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

        //創建ServerSocket
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);

        System.out.println("服務器啟動了");

        while (true) {

            System.out.println("線程信息 id =" + Thread.currentThread().getId() + " 名字=" + Thread.currentThread().getName());
            //監聽，等待客戶端連接
            System.out.println("等待連接....");
            final Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("連接到一個客戶端");

            //就創建一個線程，與之通訊(單獨寫一個方法)
            newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
                public void run() { //我們重寫
                    //可以和客戶端通訊
                    handler(socket);
                }
            });

        }


    }

    //編寫一個handler方法，和客戶端通訊
    public static void handler(Socket socket) {

        try {
            System.out.println("線程信息 id =" + Thread.currentThread().getId() + " 名字=" + Thread.currentThread().getName());
            byte[] bytes = new byte[1024];
            //通過socket 獲取輸入流
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();

            //循環的讀取客戶端發送的數據
            while (true) {

                System.out.println("線程信息 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
                   )); //輸出客戶端發送的數據
               } else {
                   break;
               }
            }


        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println("關閉和client的連接");
            try {
                socket.close();
            }catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }
}

BIO存在的問題

• 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 。
• 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