Socket网络通信之BIO
Socket网络通信之BIO
如果要让两台计算机实现通信,需要的条件:ip,port,协议。
目前我们用的最多的就是TCP/IP协议和UDP协议。TCP三次握手,所以比较慢,且安全;UDP速度快,但是可能丢包,不能保证安全。
网络通讯基本都是通过Socket来通讯的。(客户端的Socket类;服务端的ServerSocket类)
客户端和服务端这样建立连接:第一步客户端发起建立连接的请求,第二部服务端收到请求建立连接的请求,并同意和该客户端建立连接,并响应给客户端,第三步客户端收到服务端响应的建立连接的消息,并确认和服务端建立连接,通过这样三部客户端和服务端就真正的建立了连接,服务端和客户端就可以开始通讯,交互了.通过这样三次的握手交互服务端和客户端就成功的建立了连接,如下图所示
而JAVA中实现通信的IO主要是:同步阻塞IO(BIO)、同步非阻塞IO(NIO)、异步非阻塞IO(AIO)
同步阻塞IO(BIO)— 原生态
public class BioServer { private static Charset charset = Charset.forName("UTF-8");
public static void main(String[] args) {
int port = 1100; try ( ServerSocket socketServer = new ServerSocket(port)){
while (true){
//接收连接,如果没有连接建立,这里会阻塞
Socket socket = socketServer.accept();
BufferedReader reader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(socket.getInputStream(), charset)
);
String msg = null;
//连接进来后,会在这里等待客户端发送消息。
while ((msg =reader.readLine())!=null){
System.out.println(msg);
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
BioServer
如上为server代码,下面为client代码
public class BioClient implements Runnable{
private String address;
private int port; public static void main(String[] args) {
BioClient client = new BioClient("localhost", 1100);
client.run();
} @Override
public void run() {
try(Socket socket = new Socket(address, port);
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()) { Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入:");
String msg = scanner.nextLine();
outputStream.write(msg.getBytes("UTF-8"));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
} public int getPort() {
return port;
} public void setPort(int port) {
this.port = port;
} public String getAddress() {
return address;
} public void setAddress(String address) {
this.address = address;
}
public BioClient(String address, int port) {
super();
this.address=address;
this.port = port;
}
}
BioClient
首先用debug启动BioServer。
可以看到在debug模式下,下一步不能再执行,程序阻塞在连接处,等待连接。
启动客户端BioClient以后,可以看到服务端已经连接,debug可以下一步,如下图。
执行下一步下一步之后,等待客户端发送信息处,又阻塞,程序debug再次执行不下去,如下图:
现在如果在客户端输入信息,再次debug下一步,服务端就会收到相应的信息。
这就是一个简单的BIO,从这个过程中,我们可以看到:服务器端代码必须要在连接处和接收消息处阻塞,只用得到了相应的信息,才会往下继续执行。如果多个客户端一起请求,大家都会阻塞在此处,这样的程序效率及其低下,甚至长期等待不能用。有什么办法能够解决这样的问题呢?。
同步阻塞IO(BIO)— 多线程
public class BIOServerV2 {
private static Charset charset = Charset.forName("UTF-8");
public static void main(String[] args) {
int port = 1101;
try (ServerSocket ss = new ServerSocket(port);) {
while (true) {
Socket s = ss.accept();
// 开一个线程去处理这个连接
new Thread(new SocketProcess(s)).start();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
} static class SocketProcess implements Runnable {
Socket s;
public SocketProcess(Socket s) {
super();
this.s = s;
} @Override
public void run() {
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(s.getInputStream(), charset));) {
// 接收数据、打印
String mess = null;
while ((mess = reader.readLine()) != null) {
System.out.println(mess);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
BIOServerV2
如上代码所示,我们稍微改动了一下服务器端的代码,客户端只需要改动和服务端一样的端口号就行,这里使用多线程的方式。
这里是利用多线程的方式来实现,在连接处多开线程去处理,这样多个客户端连接时,就不会大家一致排队阻塞在此处,但是阻塞还是存在的。还有什么更好的办法来解决这样的问题吗?
同步阻塞IO(BIO)— 线程池
public class BIOServerV3 {
private static Charset charset = Charset.forName("UTF-8");
public static void main(String[] args) {
int port = 1102;
int threads = 100;
ExecutorService tpool = Executors.newFixedThreadPool(threads); try (ServerSocket ss = new ServerSocket(port);) {
while (true) {
Socket s = ss.accept();
// 丢到线程池中去跑
tpool.execute(new SocketProcess(s));
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
tpool.shutdown();
} static class SocketProcess implements Runnable {
Socket s; public SocketProcess(Socket s) {
super();
this.s = s;
} @Override
public void run() {
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(s.getInputStream(), charset));) {
// 接收数据、打印
String mess = null;
while ((mess = reader.readLine()) != null) {
System.out.println(mess);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
BIOServerV3
如上所示,我们再次改动,改成以线程池的办法来连接。但是线程池也有问题:
请求大于线程,没有足够的线程来处理,响应时间很长,甚至服务器拒绝。
阻塞等待接收客户端的数据时,这段时间占着线程,而池中线程数是有限的,并发量大时,将导致没有线程处理请求,请求的响应时间长,甚至拒绝服务。
从上面三部分的代码可以看出来,代码性能等问题,全是阻塞惹的祸,如果没有阻塞就好了,如果能不阻塞,在没有数据时,就去干点别的事情,有数据了才处理数据。
详情请见下一个博客:Socket网络通信之NIO
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