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Java進階學(xué)習(xí):網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器編程

 更新時間:2006年12月23日 00:00:00   作者:  
文章來源:csdn 作者:DaiJiaLin

  Java的Socket API提供了一個很方便的對象接口進行網(wǎng)絡(luò)編程。本文用一個簡單的TCP Echo Server做例子,演示了如何使用Java完成一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。

   用作例子的TCP Echo Server是按以下方式工作的:

  當(dāng)一個客戶端通過TCP連接到服務(wù)器后,客戶端可以通過這個連接發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)端,而服務(wù)端接收到數(shù)據(jù)后會把這些數(shù)據(jù)用同一個TCP連接發(fā)送回客戶端。服務(wù)端會一直保持這個連接直到客戶端關(guān)閉它為止。

  因為服務(wù)器需要能同時處理多個客戶端,我們先選用一個常見的多線程服務(wù)模型:

  讓一個Thread負責(zé)監(jiān)聽服務(wù)端口,當(dāng)有新的連接建立的時候,這個監(jiān)聽的Thread會為這個連接創(chuàng)建一個新的Thread來處理它。這樣,服務(wù)器可以接受多個連接,并讓多個Thread來分別處理它們。

  以下是相應(yīng)的服務(wù)端程序:


  public class EchoServer implements Runnable {

  public void run() {

  try {

  ServerSocket svr = new ServerSocket(7);

  while (true) {

  Socket sock = svr.accept();

  new Thread(new EchoSession(sock)).start();

  }

  } catch (IOException ex) {

  throw new ExceptionAdapter(ex);

  }

  }

  }

  這段代碼先創(chuàng)建了一個ServerSocket的對象并讓其監(jiān)聽在TCP端口7上,然后在一個循環(huán)中用accept()方法接收新的連接,并創(chuàng)建處理這一連接的Thread。實際處理每個客戶端連接的邏輯包含在EchoSession這個類里面。

  在以上代碼中使用了ExceptionAdapter這個類,它的作用是把一個checked Exception包裝成RuntimeException。詳細的說明可以參考避免在Java中使用Checked Exception 一文。

  以下是EchoSession的代碼:


  public class EchoSession implements Runnable {

  public EchoSession(Socket s) {

  _sock = s;

  }

  public void run() {


  try {

  try {

  InputStream input = _sock.getInputStream();

  OutputStream output = _sock.getOutputStream();

  byte [] buf = new byte [128];            

  while (true) {

  int count = input.read(buf);

  if (count == -1)

  break;

  output.write(buf, 0 , count);

  }

  } finally {

  _sock.close();

  }

  } catch (IOException ex) {

  throw new ExceptionAdapter(ex);   

  }

  }

  protected Socket _sock = null;

  }

  EchoSession接受一個Socket對象作為構(gòu)造參數(shù),在其run()方法中,它不停的從這個Socket對象的InputStream里面讀數(shù)據(jù)并寫回到該Socket的OutputStream中去,直到這個連接被客戶端關(guān)閉為止(InputStream的read方法返回-1)。

  EchoSession需要一個線程來執(zhí)行,這容易讓人聯(lián)想到用Thread來作為EchoSession的父類。不過,這樣做不夠靈活,開銷也比較大。而選擇讓EchoSession實現(xiàn)Runnable接口就靈活得多。在接下來的使用Thread Pool的Echo Server中可以看到這一點。

  以上已經(jīng)是一個完整的TCP Echo Server,不過隨著客戶不停的連接和斷開,這個服務(wù)器會不停的產(chǎn)生和消除線程,而這兩個都是比較‘昂貴'的操作。為了避免這種消耗,可以考慮采用Thread Pool的機制。

  使用在一個簡單的Thread緩沖池的實現(xiàn)一文中Thread Pool的實現(xiàn),可以對EchoServer作如下修改(EchoSession無需做修改):


  public class EchoServer implements Runnable {

  public void run() {

  try {

  ServerSocket svr = new ServerSocket(7);

 


  // 初始化Thread Pool

  SyncQueue queue = new SyncQueue(10);

  for (int i = 0; i < 10; i ++) {

  new Thread(new Worker(queue)).start();

  }

  while (true) {

  Socket sock = svr.accept();

  // 把任務(wù)放入Thread Pool

  queue.put(new EchoSession(sock));

  }

  } catch (IOException ex) {

  throw new ExceptionAdapter(ex);

  }

  }

  }

  這里可以看出讓EchoSession實現(xiàn)Runnable接口的靈活性,無需修改它就可以在Thread Pool里使用。

  在這個例子里使用的Thread Pool比較簡單,沒有動態(tài)調(diào)整Thread數(shù)量的功能,所以這個Echo Server最多只能同時服務(wù)10個客戶端。然而通過重載SyncQueue,我們可以很方便地加入這個功能以突破這個限制。

  在對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的性能以及并發(fā)度要求很高的時候,讓每個客戶端由一個專門的Thread來處理有可能不能滿足我們的要求(想象一下同時有數(shù)千個客戶端的情況)。這時可以考慮使用Java的NIO API來構(gòu)建服務(wù)器架構(gòu),因為NIO中IO操作都是非阻塞的,我們只需要很少的Thread就可以充分地利用CPU來處理多個客戶端的請求。關(guān)于NIO的話題,在這篇文章就不再贅述,希望以后能有機會討論。 :)

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