张进步

BIO 通信模型

2017/12/29

采用 BIO 通信模型的服务端，通常由一个独立的 Acceptor 线程负责监听客户端的连接，它接收到客户端连接请求之后为每个客户端创建一个新的线程进行链路处理，处理完成之后，通过输出流返回应答给客户端，线程销毁。这就是典型的一请求一应答通信模型。

(同步阻塞 I/O 服务端通信模型（一客户端一线程）)

该模型最大的问题就是缺乏弹性伸缩能力，当客户端并发访问量增加后，服务端的线程个数和客户端并发访问数呈1：1正比关系，由于线程是 Java 虚拟机非常宝贵的系统资源，当线程数膨胀之后，系统的性能将急剧下降，随着并发访问量的继续增大，系统会发生线程堆栈溢出、创建新线程失败等问题，并最终导致进程宕机或者僵死，不能对外提供服务。

BIO 源码分析

1、TimeServer.java

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TimeServer {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket server = null;
        Socket socket = null;
        try {
            server = new ServerSocket(9999);
            while (true) {
                socket = server.accept();
                new Thread(new TimeServerHandler(socket)).start();
            }
        } finally {
            if (server != null) {
                server.close();
                server = null;
            }
        }
    }
}

2、TimeServerHandler.java

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

public class TimeServerHandler implements Runnable {

    private Socket socket;

    public TimeServerHandler (Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        BufferedReader in = null;
        PrintWriter out = null;
        try {
            in = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()));
            out = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream(), true);
            String body;
            while (true) {
                body = in.readLine();
                if (body == null) {
                    break;
                }
                out.println(System.currentTimeMillis());
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (in != null) {
                try {
                    in.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                in = null;
            }
            if (out != null) {
                out.close();
                out = null;
            }

            if (this.socket != null) {
                try {
                    this.socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                this.socket = null;
            }
        }

    }
}

3、TimeClient.java

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

public class TimeClient {

    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        Socket socket = null;
        PrintWriter out = null;
        BufferedReader in = null;
        try {
            socket = new Socket("127.0.0.1", 9999);
            in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
            out.println("send data");
            String body;
            while (true) {
                body = in.readLine();
                if (body == null) {
                    break;
                }
                System.out.println(body);
            }
        } finally {
            if (socket != null) {
                socket.close();
                socket = null;
            }
            if (out != null) {
                out.close();
                out = null;
            }
            if (in != null) {
                in.close();
                in = null;
            }
        }
    }
}

BIO 的主要问题在于每当有一个新的客户端请求接入时，服务端必须创建一个新的线程处理新接入的客户端链路，一个线程只能处理一个客户端连接。在高性能服务器应用领域，往往需要面向成千上万个客户端的并发连接，这种模型显然无法满足高性能、高并发接入的场景。

参考

  • 《Netty 权威指南》（第2版） 李林锋 著
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