Java网络编程—-通过实现简易聊天工具来聊聊BIO

IO模型即输入输出模型，我们今天主要来聊的是java网络编程中的IO模型—BIO模型。
BIO即阻塞式IO，Blocking IO
blocking [ˈblɒkɪŋ]
v.堵塞; 阻塞; 堵住(某人的路等); 挡住(某人的视线等); 妨碍; 阻碍;
那究竟什么是阻塞呢？
这里的阻塞和多线程并发控制中，对未持有锁的线程进行同步阻塞是两个概念。更多的是指停滞不前，由于未接受到指令，只能继续等待的意思。

举个经典的例子：(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )
西餐厅中，有1个服务员负责招待。客人进入餐厅中，服务员会根据客人的需要下单或上菜。
当客人A要求点菜时，服务员A开始下单。在这个过程中，客人中间发生了停顿，或者犹豫不决时，服务员只能阻塞等待，不能直接停滞，忙其他的事情。这就是所谓的阻塞。
这样就会有一个问题，服务员只能做完一件事，再做一件事，当有客人B也有要求时，则不能并发执行，这里就是前文中说的多线程同步。

这里存在两个”阻塞”，
1、服务员等待指令，只能原地等候下一个指令。
2、由于服务员数量有限，即使其他客人有指令需要下发，服务员依然无法执行。
blocking 属于前者，即服务员只能等待当前客人继续发送指令。
后者则属于多线程同步问题，由于服务员数量有限，无法并发执行事务。
针对于后者，我们一般通过多线程来解决，而前者才是我们今天聊的重点。
大概明白了什么是blocking阻塞之后，我们来看个由blocking IO实现的聊天工具：

Server端代码：

 1 package com.example.demo.learn.tcp; 2  3 import java.io.IOException; 4 import java.io.InputStream; 5 import java.io.OutputStream; 6 import java.net.ServerSocket; 7 import java.net.Socket; 8 import java.util.Scanner; 9 10 /**11  * @discription12  */13 14 public class TCPServer {15     public static void main(String[] args) throws IOException {16         ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);17         while (true) {18             Socket acceptSocket = serverSocket.accept();//注意这里19             ChatThread chatThread = new ChatThread(acceptSocket);20             new Thread(chatThread).start();21         }22     }23 }24 25 class ChatThread implements Runnable {26     private Socket clientSocket;27 28     ChatThread(Socket clientSocket) {29         this.clientSocket = clientSocket;30     }31 32     @Override33     public void run() {34         try {35 36             OutputStream os = clientSocket.getOutputStream();37             SayThread sayThread = new SayThread(os);38             new Thread(sayThread).start();39 40             InputStream is = clientSocket.getInputStream();41             byte[] buffer = new byte[1024];42             int len = is.read(buffer);//注意这里43             while (len > 0) {44                 String msg = new String(buffer, 0, len);45                 System.out.println("");46                 System.out.println("receive client msg:");47                 System.out.println(msg);48                 System.out.println("");49                 len = is.read(buffer);//注意这里50             }51             clientSocket.close();52 53         } catch (Exception ex) {54             //logs55         }56 57     }58 }59 60 class SayThread implements Runnable {61     private OutputStream os;62 63     SayThread(OutputStream outputStream) {64         this.os = outputStream;65     }66 67     @Override68     public void run() {69         try {70             os.write("server connect success!!!".getBytes());71             Scanner inputScanner = new Scanner(System.in);72             while (true) {73                 String str = inputScanner.nextLine();74                 os.write(str.getBytes());75                 os.flush();76             }77 78         } catch (Exception ex) {79             //logs80         }81 82     }83 }

Client端代码：

 1 package com.zzzlei.zxxb.experience; 2  3 import java.io.IOException; 4 import java.io.InputStream; 5 import java.io.OutputStream; 6 import java.net.Socket; 7 import java.util.Scanner; 8  9 /**10  * @discription11  */12 public class TCPClient {13     public static void main(String[] args) throws IOException {14         Socket clientSocket=new Socket("127.0.0.1",9999);15         ChatThread chatThread = new ChatThread(clientSocket);16         new Thread(chatThread).start();17 18     }19 }20 21 class ChatThread implements Runnable {22     private Socket clientSocket;23 24     ChatThread(Socket clientSocket) {25         this.clientSocket = clientSocket;26     }27 28     @Override29     public void run() {30         try {31             OutputStream os = clientSocket.getOutputStream();32             SayThread sayThread = new SayThread(os);33             new Thread(sayThread).start();34 35             InputStream is = clientSocket.getInputStream();36             byte[] buffer = new byte[1024];37             int len = is.read(buffer);//注意这里38             while (len > 0) {39                 String msg = new String(buffer, 0, len);40                 System.out.println("");41                 System.out.println("receive server msg :");42                 System.out.println(msg);43                 System.out.println("");44                 len = is.read(buffer);//注意这里45             }46             clientSocket.close();47 48         } catch (Exception ex) {49             //logs50         }51 52     }53 }54 55 class SayThread implements Runnable {56     private OutputStream os;57 58     SayThread(OutputStream outputStream) {59         this.os = outputStream;60     }61 62     @Override63     public void run() {64         try {65             os.write("client connect success!!!".getBytes());66             Scanner inputScanner = new Scanner(System.in);67             while (true) {68                 String str = inputScanner.nextLine();69                 os.write(str.getBytes());70                 os.flush();71             }72 73         } catch (Exception ex) {74             //logs75         }76 77     }78 }

效果如图，我们可以通过这两个程序进行聊天：

客户端截图：

服务端截图：

下面就是BIO模型的简示图

服务端在创建好serverSocket之后，会等待客户端socket的连接，当连接成功后，会在服务端和客户端通过Socket进行通信。

在这个程序（模型）中，存在两个阻塞的点：(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )
1、服务器在等待客户端接入，也就是accept的地方。（服务端代码的 18行）
2、服务器或客户端在等待socket写入指令的地方。（服务端代码的42,49行，客户端代码37,44行）
如图，线程虽然是RUNNING状态，但是却不继续执行了：

想一想，这两个地方是不是都是无法通过增加线程来实现？
BIO是Jdk 1.0 时就引入的网络编程模型，Jdk1.4之后，引入了NIO（我会在后文中详细介绍），来解决阻塞问题，让线程不再等待。
那有了NIO是不是就不再需要，BIO了呢？(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )
并不是，BIO的优点是可以通过增加线程进行业务隔离，逻辑清晰，编码和模型实现也都非常简单。
缺点则是如果想提高性能，需要增加多线程支撑，即使如此仍然存在阻塞点导致性能瓶颈上限比较低。
因此在资源满足的情况下，连接数量少时，是比较推荐使用BIO的。

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