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。

因此下面就让我们从Java的IO模型来逐步深入学习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,因为存在着发送方和接收方两个角色,因此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,但是如果这个连接不做任何事情,该线程也会被创建,闲置着,增加不必要的开销。
  • NIO:服务器用一个线程处理多个请求,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处理,使用场景为相册服务器等。因不是很清楚具体实现,因此在这不展开了。

BIO代码实现

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

服务端

首先,让我们来看建立一个服务端需要哪些步骤:

// 创建线程池,如果有连接,就创建一个线程 ps:这里手动指定参数创建线程池会更好,但这里因为不是重点,因此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("等待客户端连接"); // The method blocks until a connection is made. final Socket socket = serverSocket.accept(); System.out.println("客户端连接成功"); // 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,那么该如何处理客户端发送的数据呢。

 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处理客户端发送的数据,并将其进行输出。

客户端

 // 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); }

客户端的代码就很简单了,指定IP和端口,直接连接发送数据即可。

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,等待客户端连接。

然后,我们启动客户端1,服务端会启动一个线程来接受并处理请求。

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解决。

  1. 对应于每个请求都要创建一个来解决,即使有线程池的存在,也会造成很大的线程资源损耗;
  2. handler() 代码中,我们可以看到其是在线程里处理的,但如果线程创建完成后,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。

正因为BIO有着这许多问题,因此Java官方在1.4后引入了NIO的概念,来完善Java的IO模型,因此,在这里我们只需要了解这种模型即可,知道其会产生什么问题以及产生的原因,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 https://github.com/wb1069003157/nettyPre-research ,欢迎大家来讨论,探讨。

文章在公众号「iceWang」第一手更新,有兴趣的朋友可以关注公众号,第一时间看到笔者分享的各项知识点,谢谢!笔芯!

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