Netty剖析之BIO

什么是BIO？

BIO(blocking I/O)，同步阻塞IO，服务器实现模式为一个线程处理一个连接，即每当有一个客户端连接时，就会启动一个独立的线程来进行处理，如果这个连接不做任何事情，就会阻塞到那里，从而引起不必要的线程开销；

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；

BIO工作原理

1. 服务器端启动一个ServerSocket
2. 客户端启动Socket对服务器进行通信，默认情况下服务器端需要对每个客户建立一个线程与之通讯
3. 客户端发出请求后, 先咨询服务器是否有线程响应，如果没有则会等待，或者被拒绝
4. 如果有响应，客户端线程会等待请求结束后，再继续执行

BIO代码示例

public class BIOServer {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建一个线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();

        // 创建Socket服务，端口为8888
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("socket server start success");

        while (true) {
            Thread currentThread = Thread.currentThread();
            System.out.println("main Thread id：[" + currentThread.getId() + "]&name：[" + currentThread.getName() + "]");

            System.out.println("client connect start.........");
            // 如果此时没有客户端连接，此处会阻塞掉，直到有客户端连接为止
            final Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("client connect end.........");
            executorService.execute(new Runnable() {
                // 重写run方法
                public void run() {
                    // 与客户端通讯处理
                    handler(socket);
                }
            });
        }
    }

    public static void handler(Socket socket) {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        System.out.println("Handler Thread id：[" + currentThread.getId() + "]&name：[" + currentThread.getName() + "]");

        try {
            byte[] bytes = new byte[1024];
            // 获取输入流
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            System.out.println("read start.............");

            while (true) {
                // 读取的时候，如果没有内容，此处会阻塞掉，直到能够读取到内容为止
                int read = inputStream.read(bytes);
                if (read != -1) {
                    System.out.println(new String(bytes, 0, read));
                } else {
                    break;
                }
            }

            System.out.println("read end.............");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

启动之后，如果没有客户都连接，执行serverSocket.accept()代码就会发生阻塞
控制台打印：

socket server start success
main Thread id：[1]&name：[main]
client connect start.........

我们通过telnet方式进行连接，打开cmd命令行，输入telnet [ip] [port]（如果出现不是内部或外部命令，则需要到控制面板 →程序和功能→启用或关闭windows功能→找到 telnet客户端 并勾选上，点击确定即可，注：不同版本操作系统操作方式可能不一致，此处是以Win10为例），然后按’Ctrl+]’：

C:\Users\Administrator>telnet 127.0.0.1 8888

连接成功之后：

欢迎使用 Microsoft Telnet Client

Escape 字符为 'CTRL+]'


Microsoft Telnet>

此时控制台也会打印出连接分配的线程信息，由于客户端没有发送任何信息，所以阻塞到了读取内容的代码上了：

client connect start.........
Handler Thread id：[12]&name：[pool-1-thread-1]
read start.............

在客户端发送消息，服务端也会即时打印：

Microsoft Telnet> send 123
发送字符串 123
Microsoft Telnet> send hello
发送字符串 hello
Microsoft Telnet>

client connect start.........
Handler Thread id：[12]&name：[pool-1-thread-1]
read start.............
123
hello

我们再新打开一个命令行窗口进行连接：

Microsoft Telnet> send client2
发送字符串 client2
Microsoft Telnet>

client connect start.........
Handler Thread id：[13]&name：[pool-1-thread-2]
read start.............
client2

可以看到又开启了一个新的线程来处理此客户端的连接

BIO存在的问题

1. 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交互
2. 当并发较大时，需要创建大量的线程来进行处理，服务器资源消耗较大
3. 连接建立后，如果当前线程暂时没有数据可读，则线程就阻塞到read操作上了，造成线程资源浪费