IO模型
IO模型就是说用什么样的通道进行数据的发送和接管，Java共反对3种网络编程IO模式：BIO，NIO，AIO
BIO (Blocking IO)
同步阻塞IO模型，一个客户端对应一个服务端
服务端：
@Slf4jpublic class BIOServer { public static void main(String[] args) throws IOException { ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080); while (true) { log.info("服务端已启动，期待连贯"); // 阻塞 Socket socket = serverSocket.accept(); log.info("客户端已连贯"); // 单线程解决链接 // handler(socket); // 多线程解决链接 new Thread(new Runnable() { @SneakyThrows @Override public void run() { log.info("local-thread-{}", Thread.currentThread().getName()); handler(socket); } }).start(); } } private static void handler(Socket socket) throws IOException { byte[] bytes = new byte[1024]; log.info("获取客户端发送数据"); // 接收数据，阻塞办法，没有数据可读时就阻塞 int read = socket.getInputStream().read(bytes); if (read != -1) { log.info("接管客户数据: {}", new String(bytes, 0, read)); } // 响应客户端 OutputStream outputStream = socket.getOutputStream(); outputStream.write("server is connecting".getBytes()); outputStream.flush(); }}客户端：
@Slf4jpublic class BIOClient { private static final String HOST = "localhost"; private static final int PORT = 8080; public static void main(String[] args) throws IOException { Socket socket = new Socket(HOST, PORT); // 发送数据 OutputStream os = socket.getOutputStream(); os.write("request server connect".getBytes()); os.flush(); // 接收数据 byte[] bytes = new byte[1024]; InputStream is = socket.getInputStream(); int read = is.read(bytes); if (read != -1) { log.info("接管到来自服务端的数据: {}", new String(bytes, 0, read)); } socket.close(); }}毛病
- 1、IO代码里
read操作是阻塞操作，如果连贯不做数据读写操作会导致线程阻塞，浪费资源 - 2、如果线程很多，会导致服务器线程太多，压力太大，比方C10K问题
利用场景
BIO 形式实用于连贯数目比拟小且固定的架构，这种形式对服务器资源要求比拟高，但程序简略易了解。
NIO (NON Blocking IO)
同步非阻塞IO模型，服务器实现模式为一个线程能够解决多个申请(连贯)，客户端发送的连贯申请都会注册到多路复用器selector上，
多路复用器轮询到连贯有IO申请就进行解决，JDK1.4开始引入。
一般模型：
@Slf4jpublic class NIOServer { static List<SocketChannel> channelList = Lists.newArrayList(); public static void main(String[] args) throws IOException { // 创立 NIO 通道 ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); // 绑定服务端口地址 serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8080)); // 设置通道为非阻塞模式 serverSocketChannel.configureBlocking(false); log.info("服务端已启动，期待连贯"); while (true) { // 非阻塞模式 accept() 办法不会阻塞。阻塞模式则会阻塞，即 socketChannel.configureBlocking(ture) // NIO的非阻塞是由操作系统外部实现的，底层调用了linux内核的accept函数 SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept(); if (!ObjectUtils.isEmpty(socketChannel)) { log.info("客户端已连贯: {}", socketChannel.getRemoteAddress()); socketChannel.configureBlocking(false); // 连贯胜利放到 channelList 中 channelList.add(socketChannel); } // 读取 channel Iterator<SocketChannel> iterator = channelList.iterator(); while (iterator.hasNext()) { SocketChannel channel = iterator.next(); ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(128); // 非阻塞模式 read() 办法不会阻塞。阻塞模式则会阻塞 int read = channel.read(byteBuffer); if (read > 0) { log.info("接管客户 {}, 数据: {}", channel.getRemoteAddress(), new String(byteBuffer.array())); } else if (read < 0) { // iterator.remove(); log.info("客户端已断开连接"); } } } }}如上，如果有很多连贯，每一个连贯都须要通过iterator遍历获取数据，如果该连贯无数据发送，则会产生很多无用的遍历。
多路复用器模型：
@Slf4jpublic class NIOSelectorServer { public static void main(String[] args) throws IOException { // 创立 NIO 通道 ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); // 绑定服务端口地址 serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8080)); // 设置通道为非阻塞模式 serverSocketChannel.configureBlocking(false); // 关上 Selector 解决 Channel，即创立 epoll Selector selector = Selector.open(); // Channel 注册到 selector 上，并 selector 对客户端 accept 操作监听 serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); log.info("服务端已启动，期待连贯"); while (true) { // 阻塞期待须要解决的事件产生 selector.select(); // 获取 selector 中注册的全副事件中的 selectedKeys 实例 Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys(); Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectionKeys.iterator(); // 遍历对 selectionKeys 事件进行解决 while (keyIterator.hasNext()) { SelectionKey selectionKey = keyIterator.next(); // 是 OP_ACCEPT 事件，则进行后续的获取数据和事件注册 if (selectionKey.isAcceptable()) { ServerSocketChannel serverSocket = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel(); SocketChannel socketChannel = serverSocket.accept(); socketChannel.configureBlocking(false); // 注册 OP_READ 事件，须要给客户端发送数据，则注册 OP_WRITE 即可 socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); log.info("客户端已连贯: {}", socketChannel.getRemoteAddress()); // 是 OP_READ 事件，则获取客户端发送的数据 } else if (selectionKey.isReadable()) { SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel(); ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(128); int read = socketChannel.read(byteBuffer); if (read > 0) { log.info("接管客户 {}, 数据: {}", socketChannel.getRemoteAddress(), new String(byteBuffer.array())); } else if (read < 0) { socketChannel.close(); log.info("客户端已断开连接"); } } // selectionKeys 没有对应事件即移除，避免下次 seletor 反复解决 keyIterator.remove(); } } }}NIO 有三大外围组件： Channel(通道)， Buffer(缓冲区)，Selector(多路复用器)
1、channel 相似于流，每个 channel 对应一个 buffer 缓冲区，buffer 底层就是个数组
2、channel 会注册到 selector 上，由 selector 依据 channel 读写事件的产生将其交由某个闲暇的线程解决
3、NIO 的 Buffer 和 channel 都是既能够读也能够写
利用场景
NIO形式实用于连贯数目多且连贯比拟短（轻操作） 的架构， 比方聊天服务器， 弹幕零碎， 服务器间通信，编程比较复杂
AIO (NIO 2.0)
异步非阻塞， 由操作系统实现后回调告诉服务端程序启动线程去解决， 个别实用于连接数较多且连接时间较长的利用
异步模型：
@Slf4jpublic class AIOServer { public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException { AsynchronousServerSocketChannel assc = AsynchronousServerSocketChannel.open().bind(new InetSocketAddress(8080)); assc.accept(null, new CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel, Object>() { @SneakyThrows @Override public void completed(AsynchronousSocketChannel socketChannel, Object attachment) { log.info("connet -- {}", Thread.currentThread().getName()); // 在此接管客户端连贯，否则前面的客户端连贯不上服务端 assc.accept(attachment, this); log.info("客户端：{}", socketChannel.getRemoteAddress()); ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); socketChannel.read(byteBuffer, byteBuffer, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() { @Override public void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) { log.info("read -- {}", Thread.currentThread().getName()); byteBuffer.flip(); log.info("客户端申请数据：{}", new String(byteBuffer.array(), 0, result)); socketChannel.write(ByteBuffer.wrap("This is response data".getBytes())); } @Override public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) { log.error("read error: {}", exc.getMessage()); exc.printStackTrace(); } }); } @Override public void failed(Throwable exc, Object attachment) { log.error("connect error: {}", exc.getMessage()); exc.printStackTrace(); } }); log.info("main -- {}", Thread.currentThread().getName()); Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE); }}利用场景
AIO形式实用于连贯数目多且连贯比拟长(重操作)的架构，JDK7 开始反对
比照
材料
【公众号】网络 IO 演变倒退过程和模型介绍
【B站视频】IO多路复用底层原理全解
收录工夫: 2021/02/24