Netty学习（1）：IO模型之BIO

概述

Netty其实就是一个异步的、基于事件驱动的框架，其作用是用来开发高性能、高可靠的IO程序。

因而下面就让我们从Java的IO模型来逐渐深入学习Netty。

IO模型

IO模型简单来说，就是采用如何的方式来进行数据的接受和发送，由于存在着发送方和接收方两个角色，因而IO模型一般分为以下3类：BIO（同步阻塞）、NIO（同步非阻塞）、AIO（异步非阻塞）。其3者的区别如下：

• BIO：是最传统的Java IO模型，采用的方式为服务器新接受到一个连接，就建立一个线程，但是假如这个连接不做任何事情，该线程也会被创立，闲置着，添加不必要的开销。
• NIO：服务器用一个线程解决多个请求，将所有请求注册到一个线程管理的多路复用器（Selector）上。适用于连接数量多，但连接比较轻量的服务上，如聊天，弹幕等。
• AIO：其特点是由OS完成后，才通知服务端程序启动程序来解决，使用场景为相册服务器等。因不是很清楚具体实现，因而在这不开展了。

BIO代码实现

使用BIO模型来实现一个服务器端和用户端，并采用线程池的概念，使其可以连接多个用户端。

服务端

首先，让我们来看建立一个服务端需要哪些步骤：

// 创立线程池，假如有连接，就创立一个线程  ps:这里手动指定参数创立线程池会更好，但这里由于不是重点，因而就采用默认的线程池来实现。        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();        // create ServerSocket        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);        System.out.println("服务端建立，监听！！！");        while (true) {            System.out.println("thread info0 id : " + Thread.currentThread().getId() + " \tname: " + Thread.currentThread().getName());            // waiting for client            System.out.println("等待用户端连接");            // The method blocks until a connection is made.            final Socket socket = serverSocket.accept();            System.out.println("用户端连接成功");            // create a thread for communicated            executorService.execute(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    handler(socket);                }            });        }

上述代码就是一个服务器端启动的代码实例，那么该如何解决用户端发送的数据呢。

    public static void handler(Socket socket) {        try (InputStream inputStream = socket.getInputStream();             OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();             BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));             PrintWriter printWriter = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true)) {            System.out.println("thread info1 id : " + Thread.currentThread().getId() + " \tname: " + Thread.currentThread().getName());            String expression;            String result;            while (true) {                System.out.println("thread info2 id : " + Thread.currentThread().getId() + " \tname: " + Thread.currentThread().getName());                //BufferedReader.readLine()会读满缓冲区或者者在读到文件末尾（遇到："/r"、"/n"、"/r/n"）才返回                System.out.println("等待读取数据");                if ((expression = bufferedReader.readLine()) == null) {                    break;                }                System.out.println("result: " + expression);            }        } catch (IOException e) {            System.out.println(e);        } finally {            System.out.println("关闭和client连接！！！");            try {                socket.close();            } catch (IOException e) {                e.printStackTrace();            }        }    }

在这里我们采用循环读取的形式来解决用户端发送的数据，并将其进行输出。

用户端

 // 发送        try (Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("localhost"), 6666);             OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()) {            String data = "0A,3,863921030884418,23.178061,0,113.225998,0,2020/01/18 17:28:30,051,4,FF,";            data = getData(data) + "\n";            outputStream.write(data.getBytes());        } catch (Exception e) {            System.out.println(e);        }

用户端的代码就很简单了，指定IP和端口，直接连接发送数据就可。

实现效果

首先我们启动服务端，可以看到如下输出，说明服务端已经被启动起来了，等待用户端连接。

BIO服务端启动

而后，我们启动用户端1，服务端会启动一个线程来接受并解决请求。

BIO请求解决

BIO实现问题

上述就是一个BIO程序实现的Demo版本，这也就是BIO的优点所在，其实现简单，代码逻辑也十分的简洁明了。但其有几个很重要的问题没有处理。

1. 对应于每个请求都要创立一个来处理，即便有线程池的存在，也会造成很大的线程资源损耗；
2. 在 handler() 代码中，我们可以看到其是在线程里解决的，但假如线程创立完成后，发现没有数据需要读写，那么其则会阻塞在 read 操作中，影响性能。

正由于BIO有着这许多问题，因而Java官方在1.4后引入了NIO的概念，来完善Java的IO模型，因而，在这里我们只要要理解这种模型就可，知道其会产生什么问题以及产生的起因，接下里，我们把重点放在NIO上，而这也是Netty实现的基础。

备注

本文中代码已上传到GitHub上，地址为 wb1069003157/nettyPre-research ，欢迎大家来探讨，讨论。

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