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一文理清什么是BIO以及如何使用

 更新時間：2023年10月01日 11:29:13   作者：goyeer  
這篇文章主要介紹了什么是BIO以及如何使用,BIO英文全名是blockingIO,也叫做阻塞IO,是最容易理解、最容易實現的IO工作方式,本文就來通過一些簡單的示例為大家講講BIO吧,需要的朋友可以參考下

一、BIO概述

BIO（Blocking I/O）是傳統java io編程既同步阻塞IO，服務器實現模式為一個連接一個線程。客戶端有連接請求時服務器端就會新起一個線程進行處理。當線程空閑時為減少不必要的線程開銷，可以通過線程池機制改善。BIO方式適合用于連接數目比較小且固定的架構，這種方式對服務器資源要求比較高，并發(fā)局限應用中。

二、BIO工作機制

客戶端

  • 通過Socket對象請求與服務端建立連接。
  • 從Socket中得到字節(jié)輸入或者字節(jié)輸出流進行數據讀寫操作。

服務端

  • 通過ServerSocket注冊端口。
  • 服務端通過調用accept方法用于監(jiān)聽客戶端的Socket請求。
  • 從Socket中得到字節(jié)輸入或者字節(jié)輸出流進行數據讀寫操作。

三、同步阻塞步驟

  • 服務端啟動一個ServerSocket
  • 客戶端啟動Socket對服務器進行通信，默認情況下服務器端需要對每個客戶建立一個線程與之通訊。
  • 客戶端發(fā)出請求后，先咨詢服務器是否有線程響應，如果沒有則會等待，或者被拒絕。
  • 如果有響應，客戶端線程會等待請求結束后，在繼續(xù)執(zhí)行。

四、編碼實現傳統BIO

  • 傳統的同步阻塞模型開發(fā)中，服務端ServerSocket負責綁定IP地址，啟動監(jiān)聽端口；客戶端Socket負責 發(fā)起 連接操作。連接成功后，雙方通過輸入和輸出流進行同步阻塞式通信。
  • 基于BIO模式下的通信，客戶端-服務端是完全同步，完全藕合的。

服務端代碼

 public static void main(String[] args) {
        System.out.println("===服務端啟動===");
        ServerSocket serverSocket=null;
        try {
            serverSocket=new ServerSocket(5000);
            Socket socket=serverSocket.accept();
            InputStream is = socket.getInputStream();
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
            String msg;
            if ((msg = br.readLine()) != null) {
                System.out.println("服務端接收客戶端信息為：" + msg);
            }
        }catch (Exception exception){
            System.out.println(exception.getMessage());
        }
  }

客戶端代碼

public static void main(String[] args) {
        Socket socket = null;
        try {
            socket = new Socket("127.0.0.1",5000);
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            PrintStream ps = new PrintStream(os);
            ps.println("Hi BIO! 與服務端通信成功");
            ps.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

總結

傳統BIO服務端會一直等待客戶端的消息，如果客戶端沒有進行消息的發(fā)送，服務端將一直進入阻塞狀態(tài)，同時服務端是按照行獲取消息的，這意味著客戶端也必須按照行進行消息的發(fā)送，否則服務端將進 入等待消息的阻塞狀態(tài)。

五、BIO編程現實多發(fā)多收

BIO簡單方式是一個接收一個發(fā)送，如果實現多發(fā)多接收，下面將驗證多發(fā)多收的代碼

服務端代碼

public static void main(String[] args) {
    System.out.println("===服務端啟動===");
    try {
         ServerSocket ss = new ServerSocket(9988);
         Socket socket = ss.accept();
         InputStream is = socket.getInputStream();
         BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
         String message;
         while ((message = br.readLine()) != null){
             System.out.println("服務端接收客戶端信息為：" + message);
         }
     } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
     }
}

客戶端代碼

public static void main(String[] args) {
    try {
        Socket socket = new Socket("localhost",9988);
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        PrintStream ps = new PrintStream(os);
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (true){
            System.out.println("請輸入：");
            String input = scanner.nextLine();
            ps.println(input);
            ps.flush();
        }
     } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
     }
}

六、BIO模擬客戶端服務端多對一

前面無論是一收一發(fā)，還是多發(fā)多收都僅限一個客戶端，如何實現一個服務端對應多個客戶端哪，這個主要是更改服務端代碼

實現步驟

  • 監(jiān)聽tcp端口
  • while循環(huán)接收連接
  • 對接收到的連接進行InputStream/OutputStream操作

服務端實現

  public void listen() throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = null;
        try {
            log.info("服務啟動監(jiān)聽");
            serverSocket = new ServerSocket(9988);
            //循環(huán)接收到客戶端的連接
            while (true) {
                Socket socket = serverSocket.accept();
                //得到連接后，開啟一個線程處理連接
                handleSocket(socket);
            }
        }finally {
            if(serverSocket != null){
                serverSocket.close();
            }
        }
 }
private void handleSocket(Socket socket) {
        HandleSocket socketHandle = new HandleSocket(socket);
        new Thread(socketHandle).start();
}
 public void run() {
        BufferedInputStream bufferedInputStream = null;
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream  = null;
        try {
            bufferedInputStream = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len ;
            if ((len = bufferedInputStream.read(bytes)) > -1) {
                String result = new String(bytes,0,len);
                System.out.println("本次接收到的結果："+result);
            }
            System.out.println("回復信息給客戶端：");
            bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
            String outString = Thread.currentThread().getName()+"接收到了";
            bufferedOutputStream.write(outString.getBytes());
            bufferedOutputStream.flush();
            System.out.println("回復完成：");
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("異常："e.getLocalizedMessage());
        } finally {
            System.out.println("關閉數據流：");
            try {
                if (bufferedInputStream != null) {
                    bufferedInputStream.close();
                }
                if (bufferedOutputStream != null) {
                    bufferedOutputStream.close();
                }
            }catch (IOException e){
                System.out.println("請輸入："e.getLocalizedMessage());
            }
        }
    }

客戶端實現

1.與服務端建立連接

2.發(fā)送消息給服務端

3.接收服務端返回的消息

  public void start() throws IOException {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8081);
        String msg = "Hi,This is the BioClient";
        //1.拿到輸出流
        //2.對輸出流進行處理
       System.out.println("請輸入："+msg);
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        byte[] bytes = msg.getBytes();
        //3.輸出msg
        bufferedOutputStream.write(bytes);
        bufferedOutputStream.flush();
        System.out.println("發(fā)送完畢.");
        System.out.println("開始接收到消息.");
        //4.對輸入流進行處理
        BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
        byte[] inBytes = new byte[1024];
        int len;
        //5.讀取輸入流
        if ((len = bufferedInputStream.read(inBytes)) != -1) {
            String result = new String(inBytes, 0, len);
            System.out.println("接收到的消息="+result);
        }
        //6.關閉輸入輸出流
        bufferedOutputStream.close();
        bufferedInputStream.close();
        socket.close();
    }

七、總結

  • 每個Socket接收到，都會創(chuàng)建一個線程，線程的競爭、切換上下文影響性能；
  • 每個線程都會占用棧空間和CPU資源；
  • 并不是每個socket都進行l(wèi)O操作，無意義的線程處理；
  • 客戶端的并發(fā)訪問增加時。服務端將呈現1:1的線程開銷，訪問量越大，系統將發(fā)生線程棧溢出， 線程創(chuàng)建失敗，最終導致進程宕機或者僵死，從而不能對外提供服務；

以上就是一文理清什么是BIO以及如何使用的詳細內容，更多關于Java BIO的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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