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Java网络编程基础：从阻塞式I/O到线程池模型

ops 2025/7/14 20:28:08

引言

在Java网络编程的世界中，理解不同的I/O模型对于构建高效的网络应用至关重要。本文将带您从最基础的阻塞式I/O模型出发，逐步过渡到更高效的线程池模型，帮助您建立对Java网络编程的基本认识。

阻塞式I/O模型：一连接一线程

阻塞式I/O是Java网络编程中最简单直观的模型。在这种模型中，服务器为每个客户端连接创建一个专用线程。

SimpleServer实现

public class SimpleServer {public static void main(String[] args) throws IOException {ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);System.out.println("服务器启动，监听端口：8080...");while (true) {// 接受客户端连接，这是一个阻塞调用Socket clientSocket = serverSocket.accept();System.out.println("客户端已连接：" + clientSocket.getInetAddress());// 为每个客户端创建一个新线程new Thread(() -> handleClient(clientSocket)).start();}}private static void handleClient(Socket clientSocket) {try (BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true)) {String inputLine;while ((inputLine = in.readLine()) != null) {System.out.println("收到消息：" + inputLine);out.println("服务器回复：" + inputLine);}} catch (IOException e) {System.out.println("处理客户端连接异常：" + e.getMessage());} finally {try {clientSocket.close();} catch (IOException e) {System.out.println("关闭客户端连接异常：" + e.getMessage());}}}
}

阻塞式I/O的优缺点

优点：

实现简单直观
客户端处理逻辑相互独立
适合连接数较少的场景

缺点：

每个连接占用一个线程，资源消耗大
连接数增加时，线程数爆炸
线程上下文切换开销大
不适合高并发场景

线程池模型：资源复用的第一步

为了解决一连接一线程模型的资源浪费问题，线程池模型应运而生。它通过复用有限数量的线程来处理大量连接。

ThreadPoolServer实现

public class ThreadPoolServer {public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建固定大小的线程池ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);System.out.println("线程池服务器启动，监听端口：8080...");try {while (true) {// 接受客户端连接，这仍然是一个阻塞调用Socket clientSocket = serverSocket.accept();System.out.println("客户端已连接：" + clientSocket.getInetAddress());// 将客户端处理任务提交到线程池executor.submit(() -> handleClient(clientSocket));}} finally {serverSocket.close();executor.shutdown();}}private static void handleClient(Socket clientSocket) {// 客户端处理逻辑与SimpleServer相同try (BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true)) {String inputLine;while ((inputLine = in.readLine()) != null) {System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 收到消息：" + inputLine);out.println("服务器回复：" + inputLine);}} catch (IOException e) {System.out.println("处理客户端连接异常：" + e.getMessage());} finally {try {clientSocket.close();} catch (IOException e) {System.out.println("关闭客户端连接异常：" + e.getMessage());}}}
}