同步阻塞 BIO 流程

定义

BIO（Blocking I/O）

  • 概念：BIO 是 Java 中一种传统的网络编程模型，代表同步阻塞 I/O。
  • 工作原理：在 BIO 模式下，每个连接都会有一个独立的线程进行处理，线程会阻塞等待数据的读写。

使用场景

小型应用或并发量低的场合

  • 适用原因：由于连接数较少，线程资源消耗不高，BIO 的同步阻塞特性不会造成明显的性能瓶颈。

传统架构系统

  • 适用原因：老旧系统或简单结构的应用程序中常见，由于易于理解和实现，维护成本较低。

优缺点分析

优点

  1. 实现简单：编码和调试相对容易，对开发人员要求较低。
  2. 模型直观：以每个请求对应一个线程的方式处理，逻辑清晰。

缺点

  1. 资源消耗大：每个请求都需要独立的线程，当并发量大时，会占用大量系统资源。
  2. 性能瓶颈：大量线程切换和上下文切换导致性能下降，不适合高并发场景。

实现步骤

创建服务端 Socket

  • 使用 ServerSocket 类创建服务端 Socket，并绑定到指定端口上等待客户端连接。

接受客户端连接

  • 通过调用 accept() 方法来监听并接受客户端请求，一旦有新连接进来，就会阻塞直到有连接为止。

创建客户端 Socket 并处理请求

  • 为每个新连接创建一个新的 Thread 或使用线程池管理多个线程进行处理。
  • 在该线程中，通过 InputStream 和 OutputStream 来读取和发送数据。

代码示例（Java）

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

public class BIOServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
        System.out.println("Server started, listening on port 8080");

        while (true) {
            // Accept client connection
            Socket clientSocket = serverSocket.accept();
            System.out.println("Client connected");

            // Create a new thread to handle the client request
            new Thread(() -> handleClientRequest(clientSocket)).start();
        }
    }

    private static void handleClientRequest(Socket clientSocket) {
        try (BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
             PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true)) {

            String request;
            while ((request = in.readLine()) != null) {
                if ("exit".equalsIgnoreCase(request)) break;
                System.out.println("Received: " + request);
                out.println("Echo: " + request);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                clientSocket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

注意事项

  1. 连接管理：当使用大量短连接时，要避免频繁创建和销毁 Socket 对象，可以考虑使用连接池技术。
  2. 异常处理：要加入充分的异常处理机制，以确保系统稳定性和减少因异常导致的不必要资源消耗。