java 的 IO 演进之路

我们在前面学习了 linux 的 5 种 I/O 模型详解

下面我们一起来学习下如何使用 java 实现 BIO/NIO/AIO 这 3 种不同的网络 IO 模型编程。

BIO 编程

BIO 作为最基础的 IO 版本，实现起来比较简单。

输入图片说明

Server

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import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * <p> BIO 服务端 </p>
 * @author 老马啸西风
 */
public class TimeServer {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        final int port = 8088;
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
        System.out.println("server started at port " + port);

        // 循环监听
        while (true) {
            Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("客户端连接成功");

            // 读取客户端的信息
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            System.out.println("Server Recevie: " + bufferedReader.readLine());

            // 读取客户端的信息
            PrintWriter printWriter = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
            String currentTime = System.currentTimeMillis()+"";
            printWriter.println(currentTime);
        }
    }

}

client

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import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

/**
 * <p> BIO 客户端 </p>
 *
 * @author 老马啸西风
 */
public class TimeClient {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        final int port = 8088;
        try(Socket clientSocket = new Socket("127.0.0.1", port)) {
            System.out.println("Client started at port " + port);

            // 写入信息
            PrintWriter printWriter = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);
            printWriter.println("hello bio");

            // 读取反馈
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
            System.out.println("client recevie: " + bufferedReader.readLine());
        }
    }

}

启动测试

  • 启动服务端
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server started at port 8088
  • 启动客户端
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Client started at port 8088
client recevie: 1568643464491

Process finished with exit code 0
  • 再次查看服务端日志
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server started at port 8088
客户端连接成功
Server Recevie: hello bio

线程池版本

BIO 的缺点

缺点其实非常明显，每次都要创建一个线程去处理。

比如我的实现是直接阻塞当前线程的，这当然非常的不友好。

可以使用线线程池的方式进行优化改进。

线程版本

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public class TimeThreadServer {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        final int port = 8088;
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
        System.out.println("server started at port " + port);

        // 循环监听
        while (true) {
            Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("客户端连接成功");

            new ServerHandler(socket).start();
        }
    }


    static class ServerHandler extends Thread {

        private final Socket socket;

        ServerHandler(Socket socket) {
            this.socket = socket;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                // 读取客户端的信息
                BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                System.out.println("Server Recevie: " + bufferedReader.readLine());

                // 读取客户端的信息
                PrintWriter printWriter = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
                String currentTime = System.currentTimeMillis()+"";
                printWriter.println(currentTime);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

线程池版本

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public static void main(String[] args) throws IOException {
    final int port = 8088;
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
    System.out.println("server started at port " + port);
    ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
    // 循环监听
    while (true) {
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("客户端连接成功");
        // 线程池处理
        executorService.submit(new ServerHandler(socket));
    }
}

其他代码保持不变。

优缺点

线程池版本的 BIO 又被称作伪异步 IO。

属于在 NIO 还没有流行之前的一种实战解决方案。

这种方式的性能和 BIO 想比较提升了很多，实现起来也比较简单，但是可靠性相对较差。

参考资料

《Netty 权威指南》

TCP Socket