InputStream.read()阻塞

近期打算研究下基于NIO的Netty框架，先来回顾一下I/O的基础。

JAVA里的IO 目前有两种，一种是早期发布的I/O模型，也就是所谓的BIO（Blocking I/O）；另一种是JDK1.4里发布的基于多路复用实现的NIO。

阻塞型 I/O，主要阻塞在两个地方：

第一：在调用InutStream.read 方法是阻塞的，它会一直等到数据到来时（或超时）才会返回；第二：在调用ServerSocket.accept（）方法时，也会一直阻塞到有客户端连接才会返回；

目前大部分的客户端服务端的网络应用软件的早期版本的I/O都是使用阻塞型的I/O实现。处理模型参考：

阻塞型的I/O 存在以下几点问题：

首先，InputStream.read()方法在其缓存区未满时，会造成阻塞，只有一定的数据填满了缓存区或者客户端关闭了套接字，方法才会返回。
其次，会产生大量的垃圾，BufferedReader创建了缓存区来从套接字中读入数据，但是同样创建了一些字符串存储这些数据。这些String很快变成垃圾需要回收。
类似的，读写操作被阻塞而且向流中一次写入一个字符会造成效率低下，所以应该使用缓存区，但一旦使用缓存，流又会产生更多是垃圾。
另外，通常在JAVA中处理阻塞I/O要用到线程（大量的线程），一般是实现一个线程池来处理请求。线程使得服务器可以处理多个连接，但是他们同样也引发了许多问题。每个线程拥有
自己的栈空间并且占用一些CPU时间，耗费很大，而且很多时间是浪费了阻塞I/O操作上，没有有效利用CPU.

下面，来看一下阻塞I/O的具体的阻塞情况点：

首先来看一下JAVA文档中的 InputStream 的签名

public abstract class InputStream extends Object implements Closeable

此抽象类是表示字节输入流的所有类的超类。

需要定义 InputStream 的子类的应用程序必须始终提供返回下一个输入字节的方法。

个人理解，这种对象的概念有点像需要数据传输双方之间的一个通道，这个通道负责接收数据（与之对应还有OutPutStream 负责发送数据）。

到目前为止，我所接触到的I/O主要是 File I/O 和 Socket I/O。

InputStream 中的read方法用于读取数据，方法有3个重载。

`abstract int`	`read()` 从输入流读取下一个数据字节。
`int`	`read(byte[] b)` 从输入流中读取一定数量的字节并将其存储在缓冲区数组 `b` 中。
`int`	`read(byte[] b, int off, int len)` 将输入流中最多 `len` 个数据字节读入字节数组。

其中InputStream.read()方法，这个方法是从流里每次只读取读取一个字节，效率会非常低。

更好的方法是用InputStream.read(byte[] b)或者InputStream.read(byte[] b,int off,int len)方法，一次读取多个字节。

这里有一点需要特别注意：read 方法在输入数据可用、检测到文件末尾或者抛出异常前，此方法一直阻塞。

这是什么意思呢？

我们来看一个简单的Socket通信的例子：

【Client】【ServerSocket】

1、accept()

服务端阻塞，至接收到客户端的请求

2、new Socket("address",port);

建立一个和服务端的socket连接接收到客户端连接，accept 阻塞结束

3、socket.getInputStream().read();

从socket请求获取输入流，读取流中的数据。

这个时候问题来了：虽然和客户端的连接好了

但是服务端不知道客户端什么时候会发来数据，

另外，因为网络传输的原因，数据还可能被分

多次到达。结合上面的说明：也就好理解了。

read需要等待输入和输入的到达。

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Socket流这里还存在另外一个问题，socket流和文件流不太一样，文件流很容易知道文件末尾，到了文件末尾，直接就把流close掉就OK了。但是socket 流不一样，你无法知道它什么时候到末尾，所以连接一直保持着，流也一直保持阻塞状态。即使用了带参数的read方法，返回了有效数据，但其实流仍然没有关闭，处于阻塞状态。
针对这种请情况，一般就需要通信的双方约定数据传输的协议了。比如，约定消息的头部首先明确此次传输数据的大小。这样服务端就可以有目的性的读取数据。

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总结一下：

首先,Socket I/O时，发送方如果不将输出流进行关闭,接收方就会认为输入流没有结束,直到超时.
其次,我们判断一个信息是否已经完全的读取完毕,除了使用输入流结束这种办法,还可以自行封装一层协议,用于信息的交互.

这里其实是可以借鉴TCP长连接的实现的：Java当中的Socket类,其实是使用TCP协议进行传输的.

一般情况下,我们会在TCP的基础上再封装一层协议,用户长连接的传输.协议的信息包,也分包头和包体两个部分.
包体,主要就是我们要传输的信息.(维持连接的信息包,包体可为空)
包头,一般分为三个部分.第一部分是信息包的长度(长度一般是指整个信息包的长度);第二部分是包体信息的类型(在这里指出是否是维持连接包);第三部分是信息包的序列号,一般情况下,这个序列号要确保在传输过程中唯一标识该信息包.
如果为了安全起见,还可以在包体后添加包尾,包尾数据用于对包体数据的验证)
这样,通信双方就可以根据包长来判断一次接收的操作是否结束了.

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