一、BIO特点介绍

• BIO(blocking I/O)：同步阻塞IO，在每个I/O操作（如读取或写入）都会导致线程被阻塞，直到操作完成。
• BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种模型适合于较低的并发需求，每个连接通常都需要一个独立的线程，也可以使用线程池管理，JDK1.4以前的唯一选择，程序简单易理解。
• BIO是基于字节流和字符流进行操作的。
• 使用java.io包中的类，如InputStream和OutputStream，它们提供了阻塞式的I/O操作。

二、BIO代码实现

2.1、客户端代码准备

这里准备一个通用的客户端，会给服务端发送两条消息，发送时间间隔2秒，用于做后面的测试。

public class BioClient{public static void main(String[] args) {for (int i=0;i<1;i++) {// 这里使用多线程处理，为了适配多线程服务端new Thread(()->{BioClient bioClient = new BioClient();try {bioClient.run();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}).start();}}public void run() throws Exception{Socket socket = null;InputStream inputStream = null;OutputStream outputStream = null;BufferedReader br = null;try {socket = new Socket("127.0.0.1", 9998);System.out.println(getTime() + "和服务端建立连接");Thread.sleep(2000);outputStream = socket.getOutputStream();PrintStream ps = new PrintStream(outputStream);System.out.println(getTime() + "给服务端发送消息：hello");ps.println("hello");Thread.sleep(2000);System.out.println(getTime() + "间隔2秒在给服务端发送消息：&end");ps.println("&end");ps.flush();inputStream = socket.getInputStream();br = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));String s = null;System.out.println(getTime() + "阻塞等待服务端发送给客户端的数据");while ((s = br.readLine()) != null) {System.out.println(getTime() + Thread.currentThread().getName()+" 接收到服务端的数据：" + s);}} finally {br.close();inputStream.close();outputStream.close();socket.close();}}public static String getTime(){return "time=" + System.currentTimeMillis()/1000 + "\t";}
}

2.2、服务端单线程处理

2.2.1、服务端代码

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(9998);while (true) {// 阻塞等待socket连接Socket accept = serverSocket.accept();System.out.println(getTime() + "建立连接 port=" + accept.getPort());InputStream inputStream = accept.getInputStream();BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));//连接后阻塞等待连接数据输入String s = null;while ((s = br.readLine()) != null) {System.out.println(getTime() + Thread.currentThread().getName() + " 接收到的数据：" + s);// 当收到&end消息时给客户端发送一个消息,并且关闭流跳出当前循环if ("&end".equals(s)) {PrintStream ps = new PrintStream(accept.getOutputStream());ps.println("早点睡");ps.flush();System.out.println(getTime() + "收到&end消息时给客户端发送一个消息完毕");br.close();inputStream.close();accept.close();break;}}System.out.println(getTime() + "一次连接处理完成，等待下一个连接");System.out.println("-----------------------------------------------------------");}}public static String getTime() {return "time=" + System.currentTimeMillis() / 1000 + "\t";}
}

2.2.2、阻塞代码分析

BIO有两个地方会阻塞线程，第一个就是在serverSocket.accept();时，当没有连接建立时会一直等待，当有连接进入时开始执行后续流程，我这个例子中建立连接后会获取输入流读取客户端发送的消息，在调用br.readLine()方法真正读取数据时，如果客户端还没有发送消息只是建立了连接，这一步也是会阻塞的，我在客户端建立socket连接后会暂停2秒才给服务端发送消息，所以这里会阻塞2s，当客户端暂停结束后会给服务端发送一条消息，当消息发送到服务端，服务端br.readLine()方法读取到数据开始执行后续流程，因为这里是循环读取的所以第一条消息读取完之后又会执行br.readLine()方法，这时又会阻塞等待客户端消息，客户端发送第一条消息后间隔2s会再次给服务端发送一条消息，消息内容为&end，服务端br.readLine()方法读取到第二条数据后判断消息内容是否为&end，如果为&end则给客户端发送一条早点睡，发送完毕后会将流和连接全部关闭并且跳出循环，等待下一个连接。

2.2.3、存在问题

• BIO单线程同时只能处理一个连接，当调用br.readLine()方法读取数据时会阻塞，只有当连接断开或者读取到一次数据后才会执行后续逻辑，也就是说如果连接没有断开，客户端一直不给服务端发送消息那么服务端就会一直阻塞，我们这里的代码读取一次数据后还会继续循环读取直到读到&end才会自己跳出循环，如果不跳出循环连接不断开则其它连接处理。
• BIO一般情况下无法使用一个线程处理多个连接，其实也是可以的，设想我们将获取到的socket存储在数组里，每收到两个socket再去处理，这样就能一个线程处理两个socket连接了，但是肯定不会这样做，因为serverSocket.accept();会阻塞，如果只来了一个连接，那么这个连接就一直不会处理了。
• 针对这些问题，竟然单线程无法处理那么下面使用多线程处理，继续分析。

2.3、服务端多线程处理

2.3.1、服务端代码

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class BioConcurrentServer {public static void main(String[] args) throws IOException {ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9998);ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2, 2, 10, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(100));while (true) {// 阻塞等待socket连接Socket accept = serverSocket.accept();System.out.println(getTime() + "建立连接 port=" + accept.getPort());// 将socket连接交由线程池处理threadPoolExecutor.execute(()->{try {System.out.println(getTime() + "开始处理socket消息");run(accept);} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);}});}}public static void run(Socket accept) throws Exception {InputStream inputStream = accept.getInputStream();BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));//连接后阻塞等待连接数据输入String s = null;while ((s = br.readLine()) != null) {System.out.println(getTime() + Thread.currentThread().getName() + " 接收到的数据：" + s);// 当收到&end消息时给客户端发送一个消息,并且关闭流跳出当前循环if ("&end".equals(s)) {PrintStream ps = new PrintStream(accept.getOutputStream());ps.println("早点睡");ps.flush();System.out.println(getTime() + "收到&end消息时给客户端发送一个消息完毕");br.close();inputStream.close();accept.close();break;}}System.out.println(getTime() + "一次连接处理完成，等待下一个连接");System.out.println("-----------------------------------------------------------");}public static String getTime() {return "time=" + System.currentTimeMillis() / 1000 + "\t";}
}

2.3.2、存在问题

• 在接收到客户端连接后使用线程池处理 Read / Write ，这样就能同时处理多个连接，看着好像没有什么问题，但是仔细想想如果客户端只是建立了连接没有给服务端发送消息，那么服务端在子线程调用br.readLine()时是不是会一直阻塞，那么就会一直占用线程，这也就说明了为什么BIO中通常一个连接就需要一个线程。