BIO: blocking I/O 。
- BIO就是传统I/O,其相关的类和接口在 java.io 包下
- BIO 是 同步阻塞 IO ,服务器实现模式为一个连接一个线程,即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理,如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销,可以通过线程池机制改善(实现多个客户连接服务器)
BIO问题:
- 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 Read,业务处理,数据 Write 。
- 当并发数较大时,需要创建大量线程来处理连接,系统资源占用较大。
- 连接建立后,如果当前线程暂时没有数据可读,则线程就阻塞在 Read 操作上,造成线程资源浪费
使用场景: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
一个简单的BIO 服务端代码示例:(客户端可使用 telnet 模拟)
ps: 如何开启win10的telnet服务?
package com.wmelon.bio;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
* 启动 cmd
* 执行 telnet 127.0.0.1 6666
* 快捷键 ctrl+]
* 发消息 send hello
* @author watermelon
* @time 2020/4/29
*/
public class BIOServer {
public static void main(String[] args) {
int co =0;
//线程池
ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
try {
//启动一个服务端
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
while (true) {
//监听,等待客户端连接
System.out.println("主线程id:" + Thread.currentThread().getId() + ",主线程name:" + Thread.currentThread().getName());
System.out.println("等待连接。。。");
final Socket socket = serverSocket.accept();
System.out.println("连接到第"+(++co)+"个客户端");
//给每个客户端开启一个线程 与之交互
newCachedThreadPool.execute(() -> {
handler(socket);
});
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void handler(Socket socket) {
try {
while (true) {
System.out.println("线程id:" + Thread.currentThread().getId() + ",线程name:" + Thread.currentThread().getName());
//指定一次最大能读取多少个字节
// byte[] bytes = new byte[4];
byte[] bytes = new byte[1024];
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
System.out.println("read。。。");
int read = inputStream.read(bytes);
if (read != -1) {
//读取bytes中的有效字节(0 - read 这个区间为有效字节)
System.out.println(new String(bytes,0,read));
} else {
break;
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
socket.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
NIO: non-blocking IO,(也称 New IO)。
- NIO是 同步非阻塞 IO,其相关类和接口放在 java.nio 包下
- NIO 有三大核心部分:Channel(通道),Buffer(缓冲区), Selector(选择器)
- NIO是 面向缓冲区 ,或者面向块 编程的。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区,需要时可在缓冲区中前后移动,这就增加了处理过程中的灵活性,使用它可以提供非阻塞式的高伸缩性网络
- Java NIO的非阻塞模式,使一个线程从某通道发送请求或者读取数据,但是它仅能得到目前可用的数据,如果目前没有数据可用时,就什么都不会获取,而不是保持线程阻塞,所以直至数据变的可以读取之前,该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此,一个线程请求写入一些数据到某通道,但不需要等待它完全写入,这个线程同时可以去做别的事情
NIO和BIO 比较:
- BIO 以流的方式处理数据,而 NIO 以块的方式处理数据,块 I/O 的效率比流 I/O 高很多
- BIO 是阻塞的,NIO 则是非阻塞的
- BIO基于字节流和字符流进行操作,而 NIO 基于 Channel(通道)和 Buffer(缓冲区)进行操作,数据总是从通道读取到缓冲区中,或者从缓冲区写入到通道中。Selector(选择器)用于监听多个通道的事件(比如:连接请求,数据到达等),因此使用单个线程就可以监听多个客户端通道
一个简单地NIO 服务端和客户端代码示例:
服务端:
package com.wmelon.nio.groupChat;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
/**
* @author watermelon
* @time 2020/5/11
*/
public class GroupChatServer {
//Selector 能够检测多个注册的通道上是否有事件发生,是NIO不阻塞的关键
private Selector selector;
//服务端通道 在服务器端监听新的客户端 Socket
private ServerSocketChannel serverSocketChannel;
//端口
private int port = 6677;
public GroupChatServer() {
//在构造方法中初始化Selector ,初始化ServerSocketChannel并绑定端口,然后将serverSocketChannel 注册到 Selector 并监听 OP_ACCEPT事件
try {
selector = Selector.open();
serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
//设置 serverSocketChannel 为非阻塞,默认为 true
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 监听
*/
private void listen() {
try {
while (true) {
if (selector.select() > 0) {
//有连接进来
//获取所有 有事件发生的 SelectionKey
Set selectionKeys = selector.selectedKeys();
Iterator iterator = selectionKeys.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
SelectionKey key = iterator.next();
//连接请求
if (key.isAcceptable()) {
//获取到 SocketChannel 并将 socketChannel 注册到 selector,监听 OP_READ 事件
SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
System.out.println(socketChannel.getRemoteAddress() + "上线");
}
//消息读取请求
if (key.isReadable()) {
//读取消息
readData(key);
}
//从 selectionKeys 中移除 已处理的事件,以免重复处理
iterator.remove();
}
} else {
//没有连接
System.out.println("");
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 读取数据
*
* @param sourceKey 发送消息的客户端 SelectionKey
*/
private void readData(SelectionKey sourceKey) {
SocketChannel channel = null;
try {
channel = (SocketChannel) sourceKey.channel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
int read = channel.read(buffer);
//read 表示读取的数据大小 大于0 则表示 有数据被读取
if (read > 0) {
String msg = new String(buffer.array());
System.out.println(msg);
sendToClients(msg, sourceKey);
}
} catch (Exception e) {
sourceKey.cancel();
try {
System.out.println(channel.getRemoteAddress() + "离线了");
channel.close();
} catch (IOException ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
}
/**
* 转发消息给除了自己的其他客户端
*
* @param msg 消息内容
* @param sourceKey 发送消息的客户端 SelectionKey
* @throws IOException
*/
private void sendToClients(String msg, SelectionKey sourceKey) throws IOException {
//获取所有注册到 selector 中的客户端
Set keys = selector.keys();
Iterator iterator = keys.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
SelectionKey targetKey = iterator.next();
//通过 SelectionKey 获取对应通道
Channel channel = targetKey.channel();
//排除自己
if (channel instanceof SocketChannel && sourceKey != targetKey) {
SocketChannel channel1 = (SocketChannel) channel;
channel1.write(ByteBuffer.wrap(msg.getBytes()));
}
}
}
public static void main(String[] args) {
GroupChatServer server = new GroupChatServer();
server.listen();
}
}
客户端:
package com.wmelon.nio.groupChat;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Scanner;
/**
* @author watermelon
* @time 2020/5/11
*/
public class GroupChatClient {
//host
private String host = "127.0.0.1";
//ip
private int port = 6677;
// 网络 IO 通道,具体负责进行读写操作。NIO 把缓冲区的数据写入通道,或者把通道里的数据读到缓冲区
private SocketChannel socketChannel;
public GroupChatClient() {
//初始化 socketChannel,指定连接的服务端地址
try {
socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress(host, port));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 接收消息
* @throws IOException
*/
private void receiveMsg() throws IOException {
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
int read = socketChannel.read(byteBuffer);
if (read > 0) {
System.out.println(new String(byteBuffer.array()));
}
}
/**
* 发送消息
* @param msg
*/
private void sendMsg(String msg) {
try {
msg = socketChannel.getLocalAddress() + "说 :" + msg;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(msg.getBytes()));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
GroupChatClient groupChatClient = new GroupChatClient();
//新开一个线程接收消息
new Thread(() -> {
try {
while (true){
groupChatClient.receiveMsg();
Thread.sleep(1000);
}
} catch (IOException | InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
// 可在 控制台 输入并发送消息
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (scanner.hasNext()) {
String msg = scanner.next();
groupChatClient.sendMsg(msg);
}
}
}
ps:
SelectionKey:表示 Selector 和网络通道的注册关系,有4种
OP_ACCEPT:有新的网络连接可以 accept,值为 16
OP_CONNECT:代表连接已经建立,值为 8
OP_READ:代表读操作,值为 1
OP_WRITE:代表写操作,值为 4
链接:https://wmelon.cn/272.html