Socket网络通信之BIO
socket网络通信之bio
如果要让两台计算机实现通信,需要的条件:ip,port,协议。
目前我们用的最多的就是tcp/ip协议和udp协议。tcp三次握手,所以比较慢,且安全;udp速度快,但是可能丢包,不能保证安全。
网络通讯基本都是通过socket来通讯的。(客户端的socket类;服务端的serversocket类)
客户端和服务端这样建立连接:第一步客户端发起建立连接的请求,第二部服务端收到请求建立连接的请求,并同意和该客户端建立连接,并响应给客户端,第三步客户端收到服务端响应的建立连接的消息,并确认和服务端建立连接,通过这样三部客户端和服务端就真正的建立了连接,服务端和客户端就可以开始通讯,交互了.通过这样三次的握手交互服务端和客户端就成功的建立了连接,如下图所示
而java中实现通信的io主要是:同步阻塞io(bio)、同步非阻塞io(nio)、异步非阻塞io(aio)
同步阻塞io(bio)— 原生态
public class bioserver { private static charset charset = charset.forname("utf-8"); public static void main(string[] args) { int port = 1100; try ( serversocket socketserver = new serversocket(port)){ while (true){ //接收连接,如果没有连接建立,这里会阻塞 socket socket = socketserver.accept(); bufferedreader reader = new bufferedreader( new inputstreamreader(socket.getinputstream(), charset) ); string msg = null; //连接进来后,会在这里等待客户端发送消息。 while ((msg =reader.readline())!=null){ system.out.println(msg); } } } catch (ioexception e) { e.printstacktrace(); } } }
如上为server代码,下面为client代码
public class bioclient implements runnable{ private string address; private int port; public static void main(string[] args) { bioclient client = new bioclient("localhost", 1100); client.run(); } @override public void run() { try(socket socket = new socket(address, port); outputstream outputstream = socket.getoutputstream()) { scanner scanner = new scanner(system.in); system.out.println("请输入:"); string msg = scanner.nextline(); outputstream.write(msg.getbytes("utf-8")); } catch (ioexception e) { e.printstacktrace(); } } public int getport() { return port; } public void setport(int port) { this.port = port; } public string getaddress() { return address; } public void setaddress(string address) { this.address = address; } public bioclient(string address, int port) { super(); this.address=address; this.port = port; } }
首先用debug启动bioserver。
可以看到在debug模式下,下一步不能再执行,程序阻塞在连接处,等待连接。
启动客户端bioclient以后,可以看到服务端已经连接,debug可以下一步,如下图。
执行下一步下一步之后,等待客户端发送信息处,又阻塞,程序debug再次执行不下去,如下图:
现在如果在客户端输入信息,再次debug下一步,服务端就会收到相应的信息。
这就是一个简单的bio,从这个过程中,我们可以看到:服务器端代码必须要在连接处和接收消息处阻塞,只用得到了相应的信息,才会往下继续执行。如果多个客户端一起请求,大家都会阻塞在此处,这样的程序效率及其低下,甚至长期等待不能用。有什么办法能够解决这样的问题呢?。
同步阻塞io(bio)— 多线程
public class bioserverv2 { private static charset charset = charset.forname("utf-8"); public static void main(string[] args) { int port = 1101; try (serversocket ss = new serversocket(port);) { while (true) { socket s = ss.accept(); // 开一个线程去处理这个连接 new thread(new socketprocess(s)).start(); } } catch (ioexception e) { e.printstacktrace(); } } static class socketprocess implements runnable { socket s; public socketprocess(socket s) { super(); this.s = s; } @override public void run() { try (bufferedreader reader = new bufferedreader( new inputstreamreader(s.getinputstream(), charset));) { // 接收数据、打印 string mess = null; while ((mess = reader.readline()) != null) { system.out.println(mess); } } catch (ioexception e) { e.printstacktrace(); } } } }
如上代码所示,我们稍微改动了一下服务器端的代码,客户端只需要改动和服务端一样的端口号就行,这里使用多线程的方式。
这里是利用多线程的方式来实现,在连接处多开线程去处理,这样多个客户端连接时,就不会大家一致排队阻塞在此处,但是阻塞还是存在的。还有什么更好的办法来解决这样的问题吗?
同步阻塞io(bio)— 线程池
public class bioserverv3 { private static charset charset = charset.forname("utf-8"); public static void main(string[] args) { int port = 1102; int threads = 100; executorservice tpool = executors.newfixedthreadpool(threads); try (serversocket ss = new serversocket(port);) { while (true) { socket s = ss.accept(); // 丢到线程池中去跑 tpool.execute(new socketprocess(s)); } } catch (ioexception e) { e.printstacktrace(); } tpool.shutdown(); } static class socketprocess implements runnable { socket s; public socketprocess(socket s) { super(); this.s = s; } @override public void run() { try (bufferedreader reader = new bufferedreader( new inputstreamreader(s.getinputstream(), charset));) { // 接收数据、打印 string mess = null; while ((mess = reader.readline()) != null) { system.out.println(mess); } } catch (ioexception e) { e.printstacktrace(); } } } }
如上所示,我们再次改动,改成以线程池的办法来连接。但是线程池也有问题:
请求大于线程,没有足够的线程来处理,响应时间很长,甚至服务器拒绝。
阻塞等待接收客户端的数据时,这段时间占着线程,而池中线程数是有限的,并发量大时,将导致没有线程处理请求,请求的响应时间长,甚至拒绝服务。
从上面三部分的代码可以看出来,代码性能等问题,全是阻塞惹的祸,如果没有阻塞就好了,如果能不阻塞,在没有数据时,就去干点别的事情,有数据了才处理数据。
详情请见下一个博客:socket网络通信之nio
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