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网络编程- Scoket-BIO

上图时对socket做一个简单介绍, 具体的实现这里就说了。主要将一下java网络编程几大IO模型实现、原理、演变，IO模型分别为BIO、OS级别的NIO(NONBLOCKING IO)、NIO java jdk1.4升级的NEW IO。

BIO模型

前提知识：想要彻底的了解IO模型及其原理和演变，你需要了解一下操作系统底层相关的一些系统调用知识，我上篇文章介绍过了，参考学习，有错误的望指出。

想必大家都知道IO操作肯定需要系统调用的，因为网络传输势必会用到网卡硬件，这就需要内核程序的参与，接下来详细介绍下整个BIO实现以及原理模型。

大家先有个简单网络模型：

客户端和服务器端建立链接请求的时候肯定是调用了系统调用，那么系统调用又是怎么做的呢？

一下主要讲解服务器端 先抓包看下内核： 以上3和系统调用就是我们写建立连接的时候系统调用做的事。

系统调用通过这三个函数帮我们建立起服务器链接，并开启监听，监听客户端链接事件。并通过系统调用函数 accept() 方法接受客户端链接，因为一般需要链接多个客户端，所以需要用 while 无线循环去接受客户端。 但是accept方法是阻塞的，所以必须要等有至少一个客户端链接进来的时候才会继续下一步。（重点） 当有客户端链接进来的时候，服务器端需要对连接进行轮询去获取客户端发来的信息，通过 recv函数获取客户端数据。

以上是我们在服务器端建立链接，我们所需要的系统调用函数。

因为accpet 和 recv 都是阻塞函数，所以会产生一个问题： 如果客户端一直不发信息过来，系统会一直阻塞在那，遇到多个客户端链接时就会一直阻塞等待了，因为你的代码就一直阻塞在那了。 那么怎么解决呢，所以在我们java程序中我们会为每一个链接创建一个新的线程，去专门处理自己的链接发送的消息。

代码演示：

服务器端：

package com.socket;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.OutputStream;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;/** * 基于TCP协议 网络通讯编程（网络中客户端于服务器io流传输） * Created by Administrator on 2021/5/16. * Socket 服务器端 * 1. */public class SocketServerC {
       public static void main(String[] args) throws IOException {
           // 1. 创建server服务器，指定端口号，形成ip+端口构成唯一能识别的标识符套接字        ServerSocket serverSocket =new ServerSocket(5154);        System.out.println("============等待连接============");        // 监听客户端连接,该方法线程阻塞，如果没有客户端连接，就阻塞一直等待。        // 优化：1.让服务器一直处理链接状态不要，链接到了就执行完关闭链接while循环        //      2. 因为下面很多地方线程阻塞，多个线程链接服务器时，产生效率问题，链接成功之后:使用多线程处理每一个链接        while(true) {
               final Socket accept = serverSocket.accept();    // 阻塞, 系统调用accept函数            System.out.println("============成功连接了============" + accept.getInetAddress());            new Thread(new Runnable() {
                      public void run() {
                       try {
                           // 连接成功之后，读取客户端传来的网络IO对象，输入流                        InputStream is = accept.getInputStream();                        // 读取数据流，打印数据                        // 定义一个缓存数组                        byte[] bytes = new byte[1024];                        int len = 0;                        // 系统调用                        while (-1 != (len =is.read(bytes))){
      // 阻塞--一直读取流通道，获取流数据，直到发现结束符才会跳出（File文件操作不会堵塞，因为读到最后会遇到EOF的）                            // 打印客户端发送过来的信息                            System.out.println("客户端:" + new String(bytes, 0, len));                            // 设置跳出条件，len长度小于bytes长度,这样就没办法持续读取流通道数据了，因为跳出了                            if(len

客户端：

package com.socket;import java.io.BufferedOutputStream;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.OutputStream;import java.net.Socket;/** *  * 基于TCP协议 网络通讯编程（网络中客户端于服务器io流传输） *  Created by Administrator on 2021/5/16. *  Socket 客户端 */public class SocketClientC {
       public static void SocketClientCC(Socket socket) throws IOException, InterruptedException {
           // 通过ip+端口号 套接字 建立tcp链接        System.out.println("连接成功");        // 向服务器端发送信息        OutputStream os = socket.getOutputStream();        for (int i = 0; i < 10; i++) {
               Thread.sleep(1000);            os.write(("服务我来链接你了..."+i+"").getBytes());        }        //获取服务器端发送过来的io输入流        InputStream is = socket.getInputStream();        byte[] bytes = new byte[1024];        int len = is.read(bytes);        // 打印        System.out.println("服务器端："+new String(bytes,0,len));        //socket.close();    }    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
           Socket socket = new Socket("127.0.0.1",5154);        SocketClientCC(socket);    }}

以上的实现方式就是传统的IO模式 即 BIO，同步阻塞IO模型.

总结：

1. BIO 每线程对应每一个链接
2. 使用多线程可以接受很多了链接了

缺点：

如果线程数很大时，需要创建很多的线程去实现读写。

1. 线程内存浪费。
2. cpu调度消耗
   根本原因： accept 和 recv 阻塞（java中：accept 和 read 阻塞）

既然问题找到了，就肯定需要解决，既然链接多了需要很多线程不行，原因就是因为你阻塞了，那要是accept 和 read不阻塞了，那是不是就一个线程就行了。这样问题是不是就解决了。

上述的解决思想就是NIO ( NONBLOCKING IO ) 的实现思想，切记此处说的NIO 是站在操作系统层面的非阻塞同步IO模型（不是用多路复用器），而不是jdk提供的NEW NIO,此包用Selector对多路复用器的封装。下一篇讲解！

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