网络通信——BIO

比眉伴天荒 2022-02-01 16:41 283阅读 0赞

网络通信在编程世界中是必不可少的一部分，到目前为止网络通信主要经历了三个阶段BIO，NIO，AIO。本文主要介绍网络通信涉及到的一些概念，并且采用一个网络通信的Demo展示何为BIO——阻塞IO。

# 基础概念 #

## 1、阻塞、非阻塞 ##

阻塞和非阻塞是指进程在访问数据的时候，数据内部是否准备就绪的一种处理方式。当数据没有准备的时候  
阻塞：需要等待缓冲区的数据准备好才去处理之后的事情，否则一直等待下去  
非阻塞：无论缓冲区的数据是否准备好，都立刻返回

## 2、同步、异步 ##

同步和异步都是基于应用程序和操作系统处理IO时间锁采用的方式。  
同步：应用程序要直接参与IO读写的操作，在处理IO事件的时候必须阻塞在某个方法上的等待我们IO完成的时间（阻塞IO事件或者通过轮询IO事件的方式）。阻塞直到IO事件遇到write或者read，这个时候我们不能做任何我们想去做的事情，让读写方法加入到线程中，通过阻塞线程来实现，这样对线程的性能消耗比较大。  
异步：所有的IO读写都交给操作系统处理，此时应用程序可以处理其他事情，当操作系统完成IO后给应用程序一个通知即可。

## 3、Java IO实现方式 ##

1）、同步，阻塞IO——BIO-（JDK1.4以前）

2）、IO事件轮询，多路复用技术（select）——NIO-（JDK1.4—1.6）

3）、异步非阻塞IO——AIO-（JDK1.7以及以后）

接下小编主要介绍BIO的一个Demo，实现类似于聊天室的功能，用于理解何为阻塞IO

SocketService 服务端

package com.mandy.nio.service;
    
    import com.mandy.nio.headler.ServerHandler;
    
    import java.io.IOException;
    import java.net.ServerSocket;
    import java.net.Socket;
    
    /**
     * @author 贾文静
     * @version 1.0
     * @title
     * @description 服务端socket 当没有客户连接时会一直堵塞
     */
    public class SocketService {
        final static int PORT = 7789;
    
        public static void main(String[] args) {
            try {
                ServerSocket server = new ServerSocket(PORT);
                System.out.println("server start...");
                //堵塞
                Socket socket = server.accept();
                //创建线程用于真正的读写处理
                new Thread(new ServerHandler(socket)).start();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

服务端真正的线程处理逻辑

package com.mandy.nio.headler;
    
    import java.io.*;
    import java.net.Socket;
    
    /**
     * @author 贾文静
     * @version 1.0
     * @title
     * @description 真正用于处理读写操作的线程
     */
    public class ServerHandler implements Runnable {
    
        private Socket socket;
    
    
        public ServerHandler(Socket socket) {
            this.socket = socket;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            try (BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()));
                 PrintWriter out = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream(), true)) {
                String body = null;
                while (true) {
                    //用于接收客户的请求数据
                    body = in.readLine();
                    if (body == null) {
                        break;
                    }
                    System.out.println("客户端say:");
                    System.out.println(body);
                    System.out.println("服务端say:");
                    //为客户端响应数据
                    String s = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)).readLine();
                    out.println(s);
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

客户端请求连接

package com.mandy.nio.client;
    
    import org.springframework.util.StringUtils;
    
    import java.io.*;
    import java.net.Socket;
    import java.util.Scanner;
    
    /**
     * @author 贾文静
     * @version 1.0
     * @title
     * @description 客户端socket 通过ip+端口去连接serviceSocket ，当没有找服务端直接抛出java.net.ConnectException: Connection refused (Connection refused)
     */
    public class SocketClient {
    
        final static String ADDRESS = "127.0.0.1";
        final static int PORT = 7789;
    
        public static void main(String[] args) {
    
            try (Socket socket = new Socket(ADDRESS, PORT)) {
                //从服务器读取数据
                BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                //向服务端发送数据
                PrintStream output = new PrintStream(socket.getOutputStream());
                System.out.println("客户端说：");
                String str = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)).readLine();
                output.println(str);
                String response = null;
                while (true) {
                    response = reader.readLine();
                    if (StringUtils.isEmpty(response)) {
                        break;
                    }
                    System.out.println("服务器说:");
                    System.out.println(response);
                    if ("OK".equals(response)) {
                        System.out.print("程序即将关闭");
                        break;
                    } else {
                        System.out.println("客户端说:");
                        String client = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)).readLine();
                        output.println(client);
                    }
                }
                output.close();
                reader.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
    }

当没有客户端请求，服务端启动后一直处于阻塞状态

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYWRhamluZzI2Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

当客户端发送请求通信时，客户端阻塞等待服务端的响应

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从功能实现来说利用socket bio的原理实现一个简单聊天室，这个相比我们平常使用的微信，QQ，钉钉等来说只能和一个人聊天，要想和其他人通信只能等这个通信彻底结束，对于实际场景来说不满足实际情况，对于服务器，对线程资源也是极大的损耗， 从技术上来说 JDK1.4之后推出了NIO 多路复用技术来解决线程资源损耗的问题，关于聊天室这个功能也会伴随着NIO而逐步增强的，具体内容，下篇博客更新。

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