用java实现BIO服务端和客户端-Netty系列(一)

青旅半醒 2023-10-07 15:52 13阅读 0赞

## 服务端网络编程常见网络IO模型 ##

作为 Java Web 程序员，你有想过 Web 服务器（Nginx，Tomcat，Jetty等）是如何接受你的 HTTP 请求的吗？你知道 其实 HTTP 也是基于 TCP/IP 的文本协议吗？

根据应用进程系统调用方式的阻塞、非阻塞，操作系统在处理应用程序请求时处理方式的同步、异步处理的不同，参考权威：RFC标准，或者书籍 《UNIX Network Programming》中文名《UNIX网络编程-卷一》第六章：  
1）阻塞式I/O（blocking IO）；  
2）非阻塞式I/O（nonblocking IO）；  
3）I/O复用（select，poll，epoll…）（IO multiplexing）；  
I/O多路复用是阻塞在select，epoll这样的系统调用，没有阻塞在真正的I/O系统调用如recvfrom  
进程受阻于select,等待可能多个套接口中的任一个变为可读  
IO多路复用使用两个系统调用(select和recvfrom)  
blocking IO只调用了一个系统调用(recvfrom)  
select/epoll 核心是可以同时处理多个connection，而不是更快，所以连接数不高的话，性能不一定比多线程+阻塞IO好  
多路复用模型中，每一个socket，设置为non-blocking,  
阻塞是被select这  
4）信号驱动式I/O（signal-driven IO）；  
5）异步I/O（asynchronous IO） Future-Listener机制；

### 什么是阻塞/非阻塞 同/异步 ###

洗衣机洗衣服  
洗衣机洗衣服（无论阻塞式IO还是非阻塞式IO，都是同步IO模型）  
同步阻塞：你把衣服丢到洗衣机洗，然后看着洗衣机洗完，洗好后再去晾衣服（你就干等，啥都不做，阻塞在那边）  
同步非阻塞：你把衣服丢到洗衣机洗，然后会客厅做其他事情，定时去阳台看洗衣机是不是洗完了，洗好后再去晾衣服（等待期间你可以做其他事情，比如用电脑打开小D课堂看视频学习）  
异步阻塞: 你把衣服丢到洗衣机洗，然后看着洗衣机洗完，洗好后再去晾衣服（几乎没这个情况，几乎没这个说法，可以忽略）  
异步非阻塞：你把衣服丢到洗衣机洗，然后会客厅做其他事情，洗衣机洗好后会自动去晾衣服，晾完成后放个音乐告诉你洗好衣服并晾好了

在Java中，提供了一些列API，可以供开发者来读写外部数据或文件。我们称这些API为Java IO。  
IO是Java中比较重要，且比较难的知识点，主要是因为随着Java的发展，目前有三种IO共存。分别是BIO、NIO和AIO。

### java BIO ###

BIO 全称Block-IO 是一种同步且阻塞的通信模式。是一个比较传统的通信方式，模式简单，使用方便。但并发处理能力低，通信耗时，依赖网速。

### Java NIO ###

Java NIO，全程 Non-Block IO ，是Java SE 1.4版以后，针对网络传输效能优化的新功能。是一种非阻塞同步的通信模式。  
NIO 与原来的 I/O 有同样的作用和目的, 他们之间最重要的区别是数据打包和传输的方式。原来的 I/O 以流的方式处理数据，而 NIO 以块的方式处理数据。  
面向流的 I/O 系统一次一个字节地处理数据。一个输入流产生一个字节的数据，一个输出流消费一个字节的数据。  
面向块的 I/O 系统以块的形式处理数据。每一个操作都在一步中产生或者消费一个数据块。按块处理数据比按(流式的)字节处理数据要快得多。但是面向块的 I/O 缺少一些面向流的 I/O 所具有的优雅性和简单性。

### Java AIO ###

Java AIO，全程 Asynchronous IO，是异步非阻塞的IO。是一种非阻塞异步的通信模式。  
在NIO的基础上引入了新的异步通道的概念，并提供了异步文件通道和异步套接字通道的实现。

### 简单实现BIO服务端 ###

import java.net.ServerSocket;
    import java.net.Socket;
    
    public class BioServer {
        
    
        private static final int PORT = 8080;
    
        public static void main(String[] args){
        
            try(ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(PORT)) {
        
                System.out.println("服务端启动~");
                Socket socket = null;
                while (true) {
        
                    socket = serverSocket.accept();
                    new Thread(new BioServerHandler(socket)).start();
                }
            } catch (Exception e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
    }

import java.io.*;
    import java.net.Socket;
    
    public class BioServerHandler implements Runnable {
        
    
        private Socket socket;
    
        public BioServerHandler(Socket socket) {
        
            this.socket = socket;
        }
    
        @Override
        public void run() {
        
            try(BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                PrintWriter out = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()),true);
                Socket socket = this.socket ) {
        
                String msg = null;
                while ((msg = in.readLine()) != null && msg.length() != 0) {
        
                    System.out.println("服务端接收到的值" + msg);
                    out.println("aaaaaaaaaa");
                }
            } catch (IOException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

cmd 使用 telnet 测试  
telnet localhost 8080

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNjA0ODkw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNjA0ODkw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

JDK7及以后关闭资源的正确姿势  
try-with-resource Resource的定义：  
所有实现了 java.lang.AutoCloseable\[1\] 接口（其中，它包括实现了 java.io.Closeable\[2\] 的所有对象），可以使用作为资源。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNjA0ODkw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
在 java.net.Socket close() 方法上打断点，debug运行  
关闭客户端时，进入close()方法，关闭资源成功  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNjA0ODkw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNjA0ODkw_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210313104003695.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNjA0ODkw,size_16,color_FFFFFF,t_70
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