本文闡述了socket編程、IO網路模型，以及各種IO模型的適用場景。 RPC架構設計 文章更新曆史 2022/03/01 初稿。 2022/05/04 修改相關描述。 socket socket網路編程 socket概述 socket套接字是兩台主機之間邏輯連接的端點。 TCP/IP協議是傳輸層協 ...
本文闡述了socket編程、IO網路模型，以及各種IO模型的適用場景。
RPC架構設計
文章更新曆史
2022/03/01 初稿。
2022/05/04 修改相關描述。
socket
socket網路編程
socket概述
socket套接字是兩台主機之間邏輯連接的端點。
TCP/IP協議是傳輸層協議，主要解決數據在網路中的傳輸
socket是網路通信之間的抽象介面，它包含網路通信的五種基礎信息：連接使用的協議、本地主機的ip地址、本地進程協議埠、遠程主機ip地址、遠程進程的協議埠。
socket整體流程
socket編程主要包括客戶端和服務端兩個方面。
首先在服務端創建一個服務端套接字（ServerSocket），並把它附加到一個埠上，服務端從這個埠監聽鏈接。
埠範圍是 0-65536 ，註意 0-1024 是特權服務保留的埠。可選擇任意一個不被其他進程使用的埠。
客戶端請求與服務端連接時，根據服務端的功能變數名稱或者ip地址，加上埠號，打開一個套接字。當伺服器接受連接後，伺服器和客戶端之間的操作可以像輸入輸出流一樣操作。
代碼實現
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服務端代碼
/** * 服務端 * * @name: ServerDemo * @author: terwer * @date: 2022-04-17 14:20 **/ public class ServerDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { // 1.創建一個線程池，如果有客戶端鏈接就創建一個線程與之通信 ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); // 2.創建ServerSocket ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999); System.out.println("伺服器已啟動"); while (true) { // 3.監聽客戶端 Socket socket = serverSocket.accept(); System.out.println("有客戶端鏈接"); executorService.execute(new Runnable() { @Override public void run() { handle(socket); } }); } } private static void handle(Socket socket) { try { System.out.println("線程ID:" + Thread.currentThread().getId() + ",線程名稱：" + Thread.currentThread().getName()); // 從連接中取出輸入流 InputStream inputStream = socket.getInputStream(); byte[] b = new byte[1024]; int read = inputStream.read(b); System.out.println("客戶端" + new String(b, 0, read)); // 鏈接中取出輸出流並回話 OutputStream outputStream = socket.getOutputStream(); outputStream.write("沒有".getBytes()); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { try { socket.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } -
客戶端代碼
/** * 客戶端 * * @name: ClientDemo * @author: terwer * @date: 2022-04-17 15:30 **/ public class ClientDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { while (true) { // 1.創建客戶端socket Socket s = new Socket("127.0.0.1", 9999); // 2.從連接中獲取輸出流併發送消息 OutputStream os = s.getOutputStream(); System.out.println("請輸入:"); Scanner sc = new Scanner(System.in); String msg = sc.nextLine(); os.write(msg.getBytes()); // 3.從連接中取出輸入流並接受會話 InputStream is = s.getInputStream(); byte[] b = new byte[1024]; // 下麵寫法錯了 // int read = is.read(); // 應該是 int read = is.read(b); System.out.println("老闆說:" + new String(b, 0, read).trim()); s.close(); } } }
IO模型
IO模型說明
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簡單理解：用什麼樣的通道進行數據的發送和接收。在很大程度上決定了程式通信的性能。
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Java支持三種網路編程模型I/O模式：BIO（同步阻塞）、NIO（同步非阻塞）、AIO（非同步非阻塞）
阻塞與非阻塞
指的是網路IO的線程是否處於阻塞或者等待狀態
線程訪問資源，該資源是否準備就緒的一種處理方式
同步和非同步
指的是數據的請求方式，同步和非同步是請求數據的一種方式。
BIO（同步阻塞）
Java BIO就是傳統的socket編程
BIO（blocking IO）：同步阻塞，伺服器實現方式為一個鏈接一個線程，即客戶端有一個鏈接時，服務端就要啟動一個線程進行處理，如果這個鏈接不作任何事情，會造成不必要的線程開銷，可以通過線程池改善，實現多個客戶端鏈接伺服器。
工作機制
生活中的例子：
BIO的問題分析
- 每個請求都要創建獨立的線程，與對應的客戶端進行read，業務處理，數據write
- 併發量大的時候，需要創建大量的線程來處理鏈接，系統資源占用較大
- 鏈接建立後，如果當前線程沒有數據可讀，線程就阻塞在read上，造成線程資源浪費
NIO（同步非阻塞）
同步非阻塞，伺服器實現模式為一個線程處理多個請求（鏈接），客戶端發送的鏈接請求會註冊到多路復用器上，多路復用器輪訓到鏈接有IO請求就進行處理。
生活中的例子：
AIO（非同步非阻塞）
AIO引入了非同步通道的概念，採用了Proactor模式，簡化了程式編寫，有效的請求才啟動線程。
他的特點是先由操作系統完成後才通知服務端啟動線程去處理，一般適用於連接數較多且連接時間較長的應用。
Proactor模式是一個消息非同步通知的模式，Proactor通知的不是就緒事件，而是操作完成事件，這也是操作系統非同步IO的主要模型。
https://www.zhihu.com/question/26943938
生活中的例子：
BIO、NIO、AIO的適用場景分析
- BIO（同步阻塞模式）適用於連接數比較小，且固定的架構。對伺服器資源的要求比較高，併發局限於應用中，jdk1.4以前的唯一選擇，代碼容易理解。
- NIO（同步非阻塞模式）適用於鏈接數目多且鏈接比較短（輕操作）的架構，比如聊天伺服器、彈幕系統、伺服器之間的通訊等。編程比較複雜，jdk1.4開始支持。
- AIO（非同步非阻塞模式）適用於連接數目比較多並且連接時間比較長（重操作）的架構，比如相冊伺服器，充分調用OS參與併發操作。編程比較複雜，jdk1.7開始支持。
