说明
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本文完全参考自《Netty权威指南（第2版）》，李林峰著。
传统 BIO 编程是什么样的？
基本的网络编程模型是Client/Server，即两个进程间相互通信，其中服务端提供位置信息（IP地址和端口号），客户端通过连接向服务器监听的地址发起连接请求，通过三次握手建立连接，之后双方就可以通过网络套接字（socket）进行通信。
Java的传统同步阻塞模型中，ServerSocket负责绑定IP地址，启动监听端口；Socket负责发起连接。之后双方通过输入和输出流进行同步阻塞式通信。
BIO 通信模型
对于每个客户端，服务端都要新建一个线程。
当客户端并发访问量增加后，服务端的线程个数和客户端并发访问数量呈1：1的关系，当线程数膨胀后，系统的性能将急剧下降。
示例
服务端在接收到字符串QUERY TIME ORDER后，返回当前日期给客户端。
TimeServer 源码
public class TimeServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
int port = 8080;
ServerSocket serverSocket = null;
try {
serverSocket = new ServerSocket(port);
System.out.println("The time server is start in port : " + port);
Socket socket = null;
while (true) {
socket = serverSocket.accept();
new Thread(new TimeServerHandler(socket)).start();
}
} finally {
if (serverSocket != null) {
System.out.println("The time server close");
serverSocket.close();
serverSocket = null;
}
}
}
}
public class TimeServerHandler implements Runnable {
private Socket socket;
public TimeServerHandler(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
BufferedReader in = null;
PrintWriter out = null;
try {
in = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()));
out = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream(), true);
String currentTime = null;
String body = null;
while (true) {
body = in.readLine();
if (body == null) {
break;
}
System.out.println("The time server receive order : " + body);
currentTime = "QUERY TIME ORDER".equalsIgnoreCase(body) ? new Date().toString() : "BAD ORDER";
out.println(currentTime);
}
} catch (Exception e) {
if (in != null) {
try {
in.close();
} catch (IOException e1) {
e1.printStackTrace();
}
}
if (out != null) {
out.close();
out = null;
}
if (this.socket != null) {
try {
this.socket.close();
} catch (IOException e1) {
e1.printStackTrace();
}
this.socket = null;
}
}
}
}
TimeClient 源码
public class TimeClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
int port = 8080;
Socket socket = null;
BufferedReader in = null;
PrintWriter out = null;
try {
socket = new Socket("127.0.0.1", port);
in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
out.println("QUERY TIME ORDER");
System.out.println("SEND TO SERVER SUCCESSED");
String resp = in.readLine();
System.out.println("Now is : " + resp);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
} finally {
if (out != null) {
out.close();
out = null;
}
if (in != null) {
in.close();
in = null;
}
if (socket != null) {
socket.close();
socket = null;
}
}
}
}
输出结果
The time server is start in port : 8080
The time server receive order : QUERY TIME ORDER
The time server receive order : QUERY TIME ORDER
线程堆栈查看
通过jstack命令，查看当前堆栈信息：
"main" #1 prio=5 os_prio=31 tid=0x00007ffed1805000 nid=0x1c03 runnable [0x0000700007de7000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
at java.net.PlainSocketImpl.socketAccept(Native Method)
at java.net.AbstractPlainSocketImpl.accept(AbstractPlainSocketImpl.java:409)
at java.net.ServerSocket.implAccept(ServerSocket.java:545)
at java.net.ServerSocket.accept(ServerSocket.java:513)
at bio.TimeServer.main(TimeServer.java:18)
我们可以看到，代码确实阻塞在accept操作上。
伪异步 I/O 编程
同步阻塞I/O当海量并发接入时，会导致线程耗尽。可以对线程模型进行优化：后端通过一个线程池来处理多个客户端的请求接入。
但是伪异步I/O也存在很多问题，因为它的本质仍然是同步阻塞。这意味着当对方发送请求或者应答消息比较缓慢，或者网络传输较慢时，读取输入流一方的通信线程会被长时间阻塞；在此期间，其他接入消息只能在消息队列中排队。
NIO 编程
首先问自己一个问题，什么才是NIO编程？对于NIO，官方的说法是：New I/O；但是更多的人喜欢称之为Non-block I/O（非阻塞I/O）。
BIO中的Socket类和ServerSocket类，对应于NIO中的SocketChannel和ServerSocketChannel两种不同的套接字通道实现，这两种套接字都支持阻塞和非阻塞两种模式。
- 阻塞模式：使用非常简单，但是性能和可靠性都不好；
- 非阻塞模式：使用复杂，性能和可靠性好。
NIO 类库简介
缓冲区 Buffer
在面向流的I/O中，可以直接读取或写入数据至Stream对象中；在NIO中，所有数据都是通过缓冲区处理的：读取数据时，直接读到缓冲区；写入数据时，写入到缓冲区。任何时候访问NIO中的数据，都是通过缓冲区进行的。
通道 Channel
传统的流只有一个方向（InputStream或者OutputStream），而通道可以用于读、写或二者同时进行。
多路复用器 Selector
提供选择已经就绪的任务的能力。Selector会不断轮询注册在其上的Channel，如果某个Channel上面发生读写事件，这个Channel处于就绪状态，会被Selector轮询处理，然后通过SelectionKey可以获取就绪Channel的集合，进行后续的I/O操作。
对于NIO的编程十分繁琐，就不作介绍，在接下来的文章中直接使用Netty开发。
