(三)谈谈 IO 模型(Socket 编程篇)

快过年啦，估计很多朋友已在摸鱼的路上。而我为了兄弟们年后的追逐，却在苦苦寻觅、规划，导致文章更新晚了些，各位猿粉谅解。

上期分享，我们结合新春送祝福的场景，通过一坨坨的代码让 BIO、NIO 编程过程呈现的淋漓尽致。

本期分享，通过画几张图，再聊 IO 之 Socket 编程的哪些事儿（小猿舞剑，上期意在代码，这期意在图）。

Socket 翻译为插口、槽，名字很有意义，一旦插入网线进行连接，我们的代码便能够通讯。

如图示意，每个 Socket 都包含两条线，也就是两个流（输入流和输出流）。其实建立网络连接就类似电话系统，一端给另一端打电话（port 就像电话号码），而且一直在监听是不是通了，是不是说话啦。

了解过网络底层协议的都知道，通过使用 Socket，使得开发变得简单了很多，因为 Socket 隐藏了大量的网络开发的细节。其实，对于 Java 程序而言，网络的 IO 就像操作顺序文件的 IO 一样。

如上图示意，Socket 编程模型，倒是不复杂，我们拆开去说。

服务端编程步骤，其实图说的已经很清晰，再絮叨两句。

第一步：创建 ServerSocket 对象；

第二步：接受来自客户端的连接请求并返回 Socket；

第三步：从 Socket 获取输入流/输出流；

第三步：根据数据类型将原始输入流/输出流封装为高级流（可选）；

第四步：从流中接收/发送消息；

第五步：释放资源。

客户端与服务端编程步骤差不多，也不复杂。

客户端编程步骤图中也说的很清楚了，不过还是要简单归纳一下。

第一步：创建 Socket；

第二步：从连接的 Socket 获取输入流和输出流；

第三步：根据数据类型将原始输入流/输出流封装为高级流（可选）；

第四步：从流中接收/发送消息；

第五步：释放资源。

Socket 编程模型总体来说很简单，所以稍微花点功夫，轻轻松松就能照猫画虎撸出能聊天的程序。

接下来我们再画几张图，一起看看 Socket 编程的演进。

如图所示，服务端首先通过 accept() 方法接受客户端的链接，然后创建线程进行处理客户端的请求，最后把响应发给客户端。这种模型坊间称之为传统 BIO 编程模型图。

聪明的你们会发现，这种模型，如果在客户端访问过多的情况下，服务端需要频繁的启动、销毁线程，那么势必会有性能上的开销；另外，线程数过多，也有可能会拖垮服务器，于是就引入了线程池进行改进。

如上图所示，服务端接收到请求之后，封装成 Task 对象，然后交给线程池去执行任务，最后给客户端响应。

通过引入线程池，来管理工作线程的数量，进而避免频繁创建、销毁线程带来的开销，在实际研发中若是并发量较小的应用，这种设计已经足矣，这种模型在坊间称为伪异步 IO 编程模型图。

但是，这种模型，恰恰由于线程池限制了线程的数量，在高并发场景下，请求超过线程池的最大数量时，那么就只能等待，直到线程池中的有空闲的线程才可以被复用。那么，在网络较差、传输较大文件时，是不是就出现了链接超时？！

这或许就是 BIO（同步阻塞） 的劣势吧，那该怎么办呢？于是就有了 NIO 编程模型。

如图示意，NIO 利用了单线程管理一个Selector，而一个Selector管理多个 SocketChannel，也就是管理多个连接，那么就不用为每个连接都创建一个线程，可以有效避免高并发情况下，频繁线程切换等带来的问题。

举个贴近生活的场景，加深一下理解。当下猪肉的行情着实不错，不妨就举个养猪场的栗子。

养猪场有个看护猪圈的人，他每天要做的事儿，就是不停的检查猪圈，如果有猪生病、有猪生仔、有猪跑出去等等，他就把相应的情况记录下来，如果猪场的老板想知道具体情况，只需要问看护猪圈的那个人就行啦。

容我抽象一下，看护猪圈的人就相当于 Selector，每个猪圈就相当于 SocketChannel，而猪场的老板就相当于线程Thread，他可以通过一个Selector管理多个 SocketChannel，进而服务多个 Socket。

好了，今天就扯这么多，没有引入新知识点，一方面在于把前期的知识点系统的串一串；重点是为了，给找我请教的热情粉丝，一个交代，后续有时间会把 Socket 往深里挖一挖，请大家期待。