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。
- 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;
- 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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