Netty杂记1—BIO网络编程

前言

网络编程的基本模型是Client/Server模型，也就是两个进程之间进行相互通信，其中服务端提供位置信息（绑定的IP地址和监听端口），客户端通过连接操作向服务器监听的地址发起连接请求，如果连接建立成功，双方就可以通过Socket进行通信。

在传统的BIO网络编程中，ServerSocket负责绑定IP地址，启动监听端口；Socket负责发起连接操作。连接成功之后，双方通过输入和输出流进行同步阻塞式通信。

下面我们会一步一步的实现BIO的网络编程，并且对代码进行不断的修改和优化。

BIO网络编程

正如上文所言，进行BIO网络编程需要Server和Client，客户端我们只编写一个版本，保证能够向服务器发送请求，而服务端我们会从最基本的只能够进行一次请求处理的版本开始，不断的完善。

客户端

package nio;

import java.io.*;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.Socket;

public class BIOClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        for (int i=0;i<=99;i++){
            System.out.println(sendMsg("你好"+i));
        }
    }

    public static String sendMsg(String msg) throws Exception{
        //        创建socket 只负责发送请求 不需要监听
        Socket socket = new Socket();

//        连接服务器
        socket.connect(new InetSocketAddress("localhost",9999));

//        写入数据给服务器
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

//        java 基础的IO操作
        PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
        printWriter.println(msg);
        printWriter.flush();
//        关闭输出流
        socket.shutdownOutput();

//        接受服务器的响应信息
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

//        java 基础的IO操作
        InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);

        StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
        String value = null;
        while ((value=bufferedReader.readLine())!=null){
            stringBuffer.append(value);
        }

        socket.close();
        return "客户端收到："+ stringBuffer.toString();
    }
}

服务端

第一版

服务器启动一次就关闭

优化方向：保证能够连续的处理请求

 public static void test1() throws Exception{
        //        创建一个ServerSocket
        ServerSocket ss = new ServerSocket();
//        绑定服务器监听端口
        ss.bind(new InetSocketAddress(9999));

        //代表服务器和客户端的会话 （InputStream = HttpServletRequest | OutputStream = HttpServletResponse）
//      socket阻塞的  accept会监听有没有请求
        System.out.println("我在9999监听");
        Socket socket = ss.accept();
        System.out.println("请求处理");
        //获取请求数据 InputStream
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

//        java 基础的IO操作
        InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);

        StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
        String value = null;
        while ((value=bufferedReader.readLine())!=null){
            stringBuffer.append(value);
        }

        System.out.println("服务器收到："+ stringBuffer.toString());

//        获取响应 OutputStream
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

//        java 基础的IO操作
        PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
        printWriter.println("你好，我是服务器");
        printWriter.flush();

//        关闭资源
        socket.close();
    }

第二版

使用死循环，保证可以一直处理请求。

缺点：

虽然可以处理多次请求，但是所有的请求都是依次执行，并不是实际意义上的并发处理，也就是说没有实现高并发
串行执行如果第一个请求没有处理结束，不可以处理第二个请求

升级方向：多线程

 public static void test2() throws Exception{
        //        创建一个ServerSocket
        ServerSocket ss = new ServerSocket();
//        绑定服务器监听端口
        ss.bind(new InetSocketAddress(9999));

        //代表服务器和客户端的会话 （InputStream = HttpServletRequest | OutputStream = HttpServletResponse）
//      socket阻塞的  accept会监听有没有请求
        while (true){
            System.out.println("我在9999监听");
            Socket socket = ss.accept();
            System.out.println("请求处理");
            //获取请求数据 InputStream
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();

//        java 基础的IO操作
            InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);

            StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
            String value = null;
            while ((value=bufferedReader.readLine())!=null){
                stringBuffer.append(value);
            }

            System.out.println("服务器收到："+ stringBuffer.toString());

//        获取响应 OutputStream
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

//        java 基础的IO操作
            PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
            printWriter.println("你好，我是服务器");
            printWriter.flush();

//        关闭资源
            socket.close();
        }
    }

版本三

多线程处理一旦有请求过来就交给一个新的线程处理缺点：

虽然实现了线程并发处理，但是并没有对线程创建做限制，如果每次处理10秒，并发量10万，服务器会阻塞成千上万个线程
直接new线程比较耗费系统的资源，在高并发服务器中会使用多线程，不可能无限制的new线程，会耗尽服务器的资源

改进方向：使用线程池

    public static void test3() throws Exception{
        //        创建一个ServerSocket
        ServerSocket ss = new ServerSocket();
//        绑定服务器监听端口
        ss.bind(new InetSocketAddress(9999));

        //代表服务器和客户端的会话 （InputStream = HttpServletRequest | OutputStream = HttpServletResponse）
//      socket阻塞的  accept会监听有没有请求
        while (true){
            System.out.println("我在9999监听");
            Socket socket = ss.accept();
//            多线程处理 一旦有请求过来就交给一个新的线程处理
            SocketProcessRunable socketProcessRunable = new SocketProcessRunable(socket);
            Thread thread = new Thread(socketProcessRunable);
            thread.start();

        }
    }

class SocketProcessRunable implements Runnable{
    private Socket socket;

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

    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(1000);
            //获取请求数据 InputStream
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();

//        java 基础的IO操作
            InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);

            StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
            String value = null;
            while ((value=bufferedReader.readLine())!=null){
                stringBuffer.append(value);
            }

            System.out.println("服务器收到："+ stringBuffer.toString());

//        获取响应 OutputStream
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

//        java 基础的IO操作
            PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
            printWriter.println("你好，我是服务器");
            printWriter.flush();
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }

}

版本四

使用线程池管理线程

public static void main(String[] args) throws Exception{
//        创建线程池 Executors创建线程的缺点
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        //        创建一个ServerSocket
        ServerSocket ss = new ServerSocket();
//        绑定服务器监听端口
        ss.bind(new InetSocketAddress(9999));

        //代表服务器和客户端的会话 （InputStream = HttpServletRequest | OutputStream = HttpServletResponse）
//      socket阻塞的  accept会监听有没有请求
        while (true){
            System.out.println("我在9999监听");
            Socket socket = ss.accept();
//            多线程处理 一旦有请求过来就交给一个新的线程处理
            SocketProcessRunable socketProcessRunable = new SocketProcessRunable(socket);
//           将任务交给线程池处理
            executorService.submit(socketProcessRunable);
        }
    }

class SocketProcessRunable implements Runnable{
    private Socket socket;

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

    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(1000);
            //获取请求数据 InputStream
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();

//        java 基础的IO操作
            InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);

            StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
            String value = null;
            while ((value=bufferedReader.readLine())!=null){
                stringBuffer.append(value);
            }

            System.out.println("服务器收到："+ stringBuffer.toString());

//        获取响应 OutputStream
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

//        java 基础的IO操作
            PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
            printWriter.println("你好，我是服务器");
            printWriter.flush();
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }

}

我不能保证每一个地方都是对的，但是可以保证每一句话，每一行代码都是经过推敲和斟酌的。希望每一篇文章背后都是自己追求纯粹技术人生的态度。

永远相信美好的事情即将发生。

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