IO模型即输入输出模型,我们今天主要来聊的是java网络编程中的IO模型—BIO模型。
BIO即阻塞式IO,Blocking IO
blocking [ˈblɒkɪŋ]
v. 堵塞; 阻塞; 堵住(某人的路等); 挡住(某人的视线等); 妨碍; 阻碍;
那究竟什么是阻塞呢?
这里的阻塞和多线程并发控制中,对未持有锁的线程进行同步阻塞是两个概念。更多的是指停滞不前,由于未接受到指令,只能继续等待的意思。
举个经典的例子:(防盗连接:本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )
西餐厅中,有1个服务员负责招待。客人进入餐厅中,服务员会根据客人的需要下单或上菜。
当客人A要求点菜时,服务员A开始下单。在这个过程中,客人中间发生了停顿,或者犹豫不决时,服务员只能阻塞等待,不能直接停滞,忙其他的事情。这就是所谓的阻塞。
这样就会有一个问题,服务员只能做完一件事,再做一件事,当有客人B也有要求时,则不能并发执行,这里就是前文中说的多线程同步。
这里存在两个”阻塞”,
1、服务员等待指令,只能原地等候下一个指令。
2、由于服务员数量有限,即使其他客人有指令需要下发,服务员依然无法执行。
blocking 属于前者,即服务员只能等待当前客人继续发送指令。
后者则属于多线程同步问题,由于服务员数量有限,无法并发执行事务。
针对于后者,我们一般通过多线程来解决,而前者才是我们今天聊的重点。
大概明白了什么是blocking阻塞之后,我们来看个由blocking IO实现的聊天工具:
Server端代码:
1 package com.example.demo.learn.tcp; 2 3 import java.io.IOException; 4 import java.io.InputStream; 5 import java.io.OutputStream; 6 import java.net.ServerSocket; 7 import java.net.Socket; 8 import java.util.Scanner; 9 10 /** 11 * @discription 12 */ 13 14 public class TCPServer { 15 public static void main(String[] args) throws IOException { 16 ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999); 17 while (true) { 18 Socket acceptSocket = serverSocket.accept();//注意这里 19 ChatThread chatThread = new ChatThread(acceptSocket); 20 new Thread(chatThread).start(); 21 } 22 } 23 } 24 25 class ChatThread implements Runnable { 26 private Socket clientSocket; 27 28 ChatThread(Socket clientSocket) { 29 this.clientSocket = clientSocket; 30 } 31 32 @Override 33 public void run() { 34 try { 35 36 OutputStream os = clientSocket.getOutputStream(); 37 SayThread sayThread = new SayThread(os); 38 new Thread(sayThread).start(); 39 40 InputStream is = clientSocket.getInputStream(); 41 byte[] buffer = new byte[1024]; 42 int len = is.read(buffer);//注意这里 43 while (len > 0) { 44 String msg = new String(buffer, 0, len); 45 System.out.println(""); 46 System.out.println("receive client msg:"); 47 System.out.println(msg); 48 System.out.println(""); 49 len = is.read(buffer);//注意这里 50 } 51 clientSocket.close(); 52 53 } catch (Exception ex) { 54 //logs 55 } 56 57 } 58 } 59 60 class SayThread implements Runnable { 61 private OutputStream os; 62 63 SayThread(OutputStream outputStream) { 64 this.os = outputStream; 65 } 66 67 @Override 68 public void run() { 69 try { 70 os.write("server connect success!!!".getBytes()); 71 Scanner inputScanner = new Scanner(System.in); 72 while (true) { 73 String str = inputScanner.nextLine(); 74 os.write(str.getBytes()); 75 os.flush(); 76 } 77 78 } catch (Exception ex) { 79 //logs 80 } 81 82 } 83 }
Client端代码:
1 package com.zzzlei.zxxb.experience; 2 3 import java.io.IOException; 4 import java.io.InputStream; 5 import java.io.OutputStream; 6 import java.net.Socket; 7 import java.util.Scanner; 8 9 /** 10 * @discription 11 */ 12 public class TCPClient { 13 public static void main(String[] args) throws IOException { 14 Socket clientSocket=new Socket("127.0.0.1",9999); 15 ChatThread chatThread = new ChatThread(clientSocket); 16 new Thread(chatThread).start(); 17 18 } 19 } 20 21 class ChatThread implements Runnable { 22 private Socket clientSocket; 23 24 ChatThread(Socket clientSocket) { 25 this.clientSocket = clientSocket; 26 } 27 28 @Override 29 public void run() { 30 try { 31 OutputStream os = clientSocket.getOutputStream(); 32 SayThread sayThread = new SayThread(os); 33 new Thread(sayThread).start(); 34 35 InputStream is = clientSocket.getInputStream(); 36 byte[] buffer = new byte[1024]; 37 int len = is.read(buffer);//注意这里 38 while (len > 0) { 39 String msg = new String(buffer, 0, len); 40 System.out.println(""); 41 System.out.println("receive server msg :"); 42 System.out.println(msg); 43 System.out.println(""); 44 len = is.read(buffer);//注意这里 45 } 46 clientSocket.close(); 47 48 } catch (Exception ex) { 49 //logs 50 } 51 52 } 53 } 54 55 class SayThread implements Runnable { 56 private OutputStream os; 57 58 SayThread(OutputStream outputStream) { 59 this.os = outputStream; 60 } 61 62 @Override 63 public void run() { 64 try { 65 os.write("client connect success!!!".getBytes()); 66 Scanner inputScanner = new Scanner(System.in); 67 while (true) { 68 String str = inputScanner.nextLine(); 69 os.write(str.getBytes()); 70 os.flush(); 71 } 72 73 } catch (Exception ex) { 74 //logs 75 } 76 77 } 78 }
效果如图,我们可以通过这两个程序进行聊天:
客户端截图:
服务端截图:
下面就是BIO模型的简示图
服务端在创建好serverSocket之后,会等待客户端socket的连接,当连接成功后,会在服务端和客户端通过Socket进行通信。
在这个程序(模型)中,存在两个阻塞的点:(防盗连接:本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )
1、服务器在等待客户端接入,也就是accept的地方。(服务端代码的 18行)
2、服务器或客户端在等待socket写入指令的地方。(服务端代码的42,49行,客户端代码37,44行)
如图,线程虽然是RUNNING状态,但是却不继续执行了:
想一想,这两个地方是不是都是无法通过增加线程来实现?
BIO是Jdk 1.0 时就引入的网络编程模型,Jdk1.4之后,引入了NIO(我会在后文中详细介绍),来解决阻塞问题,让线程不再等待。
那有了NIO是不是就不再需要,BIO了呢?(防盗连接:本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )
并不是,BIO的优点是可以通过增加线程进行业务隔离,逻辑清晰,编码和模型实现也都非常简单。
缺点则是如果想提高性能,需要增加多线程支撑,即使如此仍然存在阻塞点导致性能瓶颈上限比较低。
因此在资源满足的情况下,连接数量少时,是比较推荐使用BIO的。
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