Java实现Client/Server模型机制分析

一、引言

      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端监听的地址发起连接请求，通过三次握手建立连接，如果连接建立成功，双方就可以通过网络套接字（Socket）进行通信。Client/Server模式有很多种，本文将逐一分析这些模式的优缺点，并提供Java版本的实现。

二、BIO(同步阻塞式)

      传统的同步阻塞模型中，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，双方通过输入输出流进行同步阻塞式通信。

      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，它接收到客户端的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。

        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之后，服务端的线程个数和客户端并发访问数呈1：1的正比关系，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。下面是Java实现代码：

package com.jason.bio;

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

public class Server {

    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket socket = null;
        PrintWriter out = null;
        BufferedReader in = null;
        try {
            serverSocket = new ServerSocket(9999);
            while (true) {
                socket = serverSocket.accept();
                in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                String line = in.readLine();
                System.out.println(line);
                out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
                out.println("receive your message !");
            }
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e);
        } finally {
            try {
                if (in != null) {
                    in.close();
                }
                in = null;
                if (out != null) {
                    out.close();
                }
                out = null;
                if (socket != null) {
                    socket.close();
                }
                socket = null;
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

package com.jason.bio;

import java.io.*;
import java.net.Socket;
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Socket socket = null;
        PrintWriter out = null;
        BufferedReader in = null;
        try {
            socket = new Socket("127.0.0.1", 9999);
            out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
            out.println("Hello!");
            in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            String line = in.readLine();
            System.out.println(line);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e);
        } finally {
            try {
                if (out != null) {
                    out.close();
                    out = null;
                }
                if (in != null) {
                    in.close();
                }
                in = null;
                if (socket!=null) {
                    socket.close();
                }
                socket = null;
            } catch (IOException e) {
                System.out.println(e);
            }
        }
    }
}

三、AIO（伪异步）

四、NIO