Netty学习（1）：IO模型之BIO

概述

Netty其实就是一个异步的、基于事件驱动的框架，其作用是用来开发高性能、高可靠的IO程序。

因此下面就让我们从Java的IO模型来逐步深入学习Netty。

IO模型

IO模型简单来说，就是采用如何的方式来进行数据的接受和发送，因为存在着发送方和接收方两个角色，因此IO模型一般分为以下3类：BIO（同步阻塞）、NIO（同步非阻塞）、AIO（异步非阻塞）。其3者的区别如下：

BIO：是最传统的Java IO模型，采用的方式为服务器新接受到一个连接，就建立一个线程，但是如果这个连接不做任何事情，该线程也会被创建，闲置着，增加不必要的开销。
NIO：服务器用一个线程处理多个请求，将所有请求注册到一个线程管理的多路复用器（Selector）上。适用于连接数量多，但连接比较轻量的服务上，如聊天，弹幕等。
AIO：其特点是由OS完成后，才通知服务端程序启动程序来处理，使用场景为相册服务器等。因不是很清楚具体实现，因此在这不展开了。

BIO代码实现

使用BIO模型来实现一个服务器端和客户端，并采用线程池的概念，使其可以连接多个客户端。

服务端

首先，让我们来看建立一个服务端需要哪些步骤：

// 创建线程池，如果有连接，就创建一个线程  ps:这里手动指定参数创建线程池会更好，但这里因为不是重点，因此就采用默认的线程池来实现。
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        // create ServerSocket
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
        System.out.println("服务端建立，监听！！！");
        while (true) {
            System.out.println("thread info0 id : " + Thread.currentThread().getId() + " \tname: " + Thread.currentThread().getName());
            // waiting for client
            System.out.println("等待客户端连接");
            // The method blocks until a connection is made.
            final Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("客户端连接成功");
            // create a thread for communicated
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    handler(socket);
                }
            });
        }

上述代码就是一个服务器端启动的代码实例，那么该如何处理客户端发送的数据呢。

    public static void handler(Socket socket) {
        try (InputStream inputStream = socket.getInputStream();
             OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
             BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
             PrintWriter printWriter = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true)) {
            System.out.println("thread info1 id : " + Thread.currentThread().getId() + " \tname: " + Thread.currentThread().getName());
            String expression;
            String result;
            while (true) {
                System.out.println("thread info2 id : " + Thread.currentThread().getId() + " \tname: " + Thread.currentThread().getName());
                //BufferedReader.readLine()会读满缓冲区或者在读到文件末尾（遇到："/r"、"/n"、"/r/n"）才返回
                System.out.println("等待读取数据");
                if ((expression = bufferedReader.readLine()) == null) {
                    break;
                }
                System.out.println("result: " + expression);
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println(e);
        } finally {
            System.out.println("关闭和client连接！！！");
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

在这里我们采用循环读取的形式来处理客户端发送的数据，并将其进行输出。

客户端

 // 发送
        try (Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("localhost"), 6666);
             OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()) {
            String data = "0A,3,863921030884418,23.178061,0,113.225998,0,2020/01/18 17:28:30,051,4,FF,";
            data = getData(data) + "\n";
            outputStream.write(data.getBytes());
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e);
        }

客户端的代码就很简单了，指定IP和端口，直接连接发送数据即可。

实现效果

首先我们启动服务端，可以看到如下输出，说明服务端已经被启动起来了，等待客户端连接。

然后，我们启动客户端1，服务端会启动一个线程来接受并处理请求。

BIO实现问题

上述就是一个BIO程序实现的Demo版本，这也就是BIO的优点所在，其实现简单，代码逻辑也十分的简洁明了。但其有几个很重要的问题没有解决。

对应于每个请求都要创建一个来解决，即使有线程池的存在，也会造成很大的线程资源损耗；
在 handler() 代码中，我们可以看到其是在线程里处理的，但如果线程创建完成后，发现没有数据需要读写，那么其则会阻塞在 read 操作中，影响性能。

正因为BIO有着这许多问题，因此Java官方在1.4后引入了NIO的概念，来完善Java的IO模型，因此，在这里我们只需要了解这种模型即可，知道其会产生什么问题以及产生的原因，接下里，我们把重点放在NIO上，而这也是Netty实现的基础。

备注

本文中代码已上传到GitHub上，地址为 https://github.com/wb1069003157/nettyPre-research ，欢迎大家来讨论，探讨。

文章在公众号「iceWang」第一手更新，有兴趣的朋友可以关注公众号，第一时间看到笔者分享的各项知识点，谢谢！笔芯！