Netty剖析之BIO

傷城~ 2023-07-02 14:25 23阅读 0赞

### 什么是BIO？ ###

BIO(blocking I/O)，同步阻塞IO，服务器实现模式为一个线程处理一个连接，即每当有一个客户端连接时，就会启动一个独立的线程来进行处理，如果这个连接不做任何事情，就会阻塞到那里，从而引起不必要的线程开销；

BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择，程序简单易理解；

### BIO工作原理 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5fY2hhbmd5aW5n_size_16_color_FFFFFF_t_70]

1.  服务器端启动一个ServerSocket
2.  客户端启动Socket对服务器进行通信，默认情况下服务器端需要对每个客户建立一个线程与之通讯
3.  客户端发出请求后, 先咨询服务器是否有线程响应，如果没有则会等待，或者被拒绝
4.  如果有响应，客户端线程会等待请求结束后，再继续执行

### BIO代码示例 ###

public class BIOServer {
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            // 创建一个线程池
            ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
    
            // 创建Socket服务，端口为8888
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
            System.out.println("socket server start success");
    
            while (true) {
                Thread currentThread = Thread.currentThread();
                System.out.println("main Thread id：[" + currentThread.getId() + "]&name：[" + currentThread.getName() + "]");
    
                System.out.println("client connect start.........");
                // 如果此时没有客户端连接，此处会阻塞掉，直到有客户端连接为止
                final Socket socket = serverSocket.accept();
                System.out.println("client connect end.........");
                executorService.execute(new Runnable() {
                    // 重写run方法
                    public void run() {
                        // 与客户端通讯处理
                        handler(socket);
                    }
                });
            }
        }
    
        public static void handler(Socket socket) {
            Thread currentThread = Thread.currentThread();
            System.out.println("Handler Thread id：[" + currentThread.getId() + "]&name：[" + currentThread.getName() + "]");
    
            try {
                byte[] bytes = new byte[1024];
                // 获取输入流
                InputStream inputStream = socket.getInputStream();
                System.out.println("read start.............");
    
                while (true) {
                    // 读取的时候，如果没有内容，此处会阻塞掉，直到能够读取到内容为止
                    int read = inputStream.read(bytes);
                    if (read != -1) {
                        System.out.println(new String(bytes, 0, read));
                    } else {
                        break;
                    }
                }
    
                System.out.println("read end.............");
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

启动之后，如果没有客户都连接，执行`serverSocket.accept()`代码就会发生阻塞  
控制台打印：

socket server start success
    main Thread id：[1]&name：[main]
    client connect start.........

我们通过telnet方式进行连接，打开cmd命令行，输入telnet \[ip\] \[port\]（如果出现不是内部或外部命令，则需要到控制面板 →程序和功能→启用或关闭windows功能→找到 telnet客户端 并勾选上，点击确定即可，注：不同版本操作系统操作方式可能不一致，此处是以Win10为例），然后按’Ctrl+\]’：

C:\Users\Administrator>telnet 127.0.0.1 8888

连接成功之后：

欢迎使用 Microsoft Telnet Client
    
    Escape 字符为 'CTRL+]'
    
    
    Microsoft Telnet>

此时控制台也会打印出连接分配的线程信息，由于客户端没有发送任何信息，所以阻塞到了读取内容的代码上了：

client connect start.........
    Handler Thread id：[12]&name：[pool-1-thread-1]
    read start.............

在客户端发送消息，服务端也会即时打印：

Microsoft Telnet> send 123
    发送字符串 123
    Microsoft Telnet> send hello
    发送字符串 hello
    Microsoft Telnet>

client connect start.........
    Handler Thread id：[12]&name：[pool-1-thread-1]
    read start.............
    123
    hello

我们再新打开一个命令行窗口进行连接：

Microsoft Telnet> send client2
    发送字符串 client2
    Microsoft Telnet>

client connect start.........
    Handler Thread id：[13]&name：[pool-1-thread-2]
    read start.............
    client2

可以看到又开启了一个新的线程来处理此客户端的连接

### BIO存在的问题 ###

1.  每个请求都需要创建独立的线程，与对应的客户端进行数据交互
2.  当并发较大时，需要创建大量的线程来进行处理，服务器资源消耗较大
3.  连接建立后，如果当前线程暂时没有数据可读，则线程就阻塞到read操作上了，造成线程资源浪费

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