java多線程實現TCP網絡Socket編程(C/S通訊)

時間 2020-12-21

標籤 html java 編程服務器網絡多線程架構 app socket tcp 欄目 Java 简体版

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開篇必知必會

1、多線程技術

2、實現多線程接收

一、單線程版本

　　二、多線程版本

3、多線程與進程的關係

4、客戶端界面完整代碼

5、多線程通訊對比

最後

開篇必知必會

在前一篇《Java：基於TCP協議網絡socket編程(實現C/S通訊) 》，實際存在一個問題，若是服務器端在創建鏈接後發送多條信息給客戶端，客戶端是沒法所有接收的，緣由在於客戶端爲單線程，只接受了第一條信息，剩餘信息阻塞等待下一次發送。因此，這形成了客戶端沒法處理消息隊列，每次只接收並輸出一條服務器信息，出現信息不一樣步問題。java

本篇將解決這個問題，詳細記錄實現java多線程通訊，目標是使客戶端能夠一次接收服務器發送的多條信息，避免阻塞。方法是將客戶端接收信息功能獨立爲一個線程來完成，進一步完善TCP的Socket網絡通訊，C/S軟件架構的程序設計！編程

Java實現socket網絡編程系列文章：服務器

UDP協議網絡Socket編程(java實現C/S通訊案例)

Java：基於TCP協議網絡socket編程(實現C/S通訊)

1、多線程技術

首先，瞭解多線程技術。下圖是程序調用的順序執行（左：單線程）與線程調用的並行執行（右：多線程）網絡

多線程程序則是右邊並行執行的方法。多線程

在上一篇的TCPClientFX.java程序中，發送信息是能夠經過「發送」按鈕來實現主動控制，可是接收信息是被動的，只能接收一條信息，對於輸入流中有多少信息是不可控制的。爲此，咱們使用多線程技術，添加一個線程專門負責讀取輸入流中的信息。架構

在java中，主要有兩種實現多線程的方法，一是使用Thread類，二是使用Runnable類並實現run()方法。下面我是用Thread類實現，匿名內部類使用了lambda的寫法，顯得更加簡潔。app

readThread = new Thread(()->{
    //匿名內部類函數體
 
});

2、實現多線程接收

一、單線程版本

首先，跟以前的單線程通訊對比一下，下面代碼只能實現客戶端接收服務器單條信息，若是服務器連續多條信息發送，則沒法所有正確接收。鏈接成功後只能接收一條來自服務器信息。socket

        //鏈接按鈕
        btConn.setOnAction(event -> {
            String ip=ipAddress.getText().trim();
            String port=tfport.getText().trim();
 
            try {
                //tcpClient是本程序定義的一個TCPClient類型的成員變量
                tcpClient = new TCPClient(ip, port);
                //成功鏈接服務器，接受服務器發來的第一條歡迎信息
                String firstMsg=tcpClient.receive();
                taDisplay.appendText(firstMsg+"\n");
                //鏈接服務器以後未結束服務前禁用再次鏈接
                btConn.setDisable(true);
                //從新鏈接服務器時啓用輸入發送功能
                tfSend.setDisable(false);
                btnSend.setDisable(false);
            }catch (Exception e){
                taDisplay.appendText("服務器鏈接失敗！"+e.getMessage()+"\n");
            }
        });

一樣，在發送按鈕，每次也只能「發一條，收一條」，以下代碼：tcp

        //發送按鈕事件
        btnSend.setOnAction(event -> {
            String msg=tfSend.getText();
            tcpClient.send(msg);//向服務器發送一串字符
            taDisplay.appendText("客戶端發送："+msg+"\n");
            String receiveMsg=tcpClient.receive();//從服務器接收一串字符
            taDisplay.appendText(receiveMsg+"\n");
            if (msg.equals("bye")){
                btnSend.setDisable(true);//發送bye後禁用發送按鈕
                tfSend.setDisable(true);//禁用Enter發送信息輸入區域
                //結束服務後再次啓用鏈接按鈕
                btConn.setDisable(false);
            }
            tfSend.clear();
        });

二、多線程版本

根據前面分析，只須要將客戶端接收的功能交給一個線程處理，就可以達到目的，不會由於接收語句阻塞使得主進程卡住。

因此，將線程放到鏈接按鈕裏面爲好，在成功鏈接服務器以後，程序就啓動線程，時機正好。代碼修改以下：

        //鏈接按鈕
        btConn.setOnAction(event -> {
            String ip=ipAddress.getText().trim();
            String port=tfport.getText().trim();
 
            try {
                //tcpClient是本程序定義的一個TCPClient類型的成員變量
                tcpClient = new TCPClient(ip, port);
                //用於接收服務器信息的單獨線程
                readThread = new Thread(()->{
                    String receiveMsg=null;//從服務器接收一串字符
                    while ((receiveMsg=tcpClient.receive())!=null){
                        //lambda表達式不能直接訪問外部非final類型局部變量，須要定義一個臨時變量
                        //若將receiveMsg定義爲類成員變量，則無需臨時變量
                        String msgTemp = receiveMsg;
                        Platform.runLater(()->{
                            now = LocalDateTime.now();
                            taDisplay.setStyle("-fx-text-fill:red");
                            taDisplay.appendText(dtf.format(now) +"\n");
//                            taDisplay.setStyle("-fx-text-fill:black");
                            taDisplay.appendText(msgTemp+"\n");
                        });
                    }
                    Platform.runLater(()->{
                        taDisplay.appendText("對話已關閉！\n");
                    });
                });
 
                readThread.start();
                //鏈接服務器以後未結束服務前禁用再次鏈接
                btConn.setDisable(true);
                //從新鏈接服務器時啓用輸入發送功能
                tfSend.setDisable(false);
                btnSend.setDisable(false);
            }catch (Exception e){
                taDisplay.appendText("服務器鏈接失敗！"+e.getMessage()+"\n");
            }
        });

3、多線程與進程的關係

作到這裏，已經完成多線程通訊的功能。不過，在不斷調試時候會發現，關閉窗體的時候，終端會出現Socket已關閉，輸入輸出流未正常關閉、線程異常等問題。以下錯誤：

java.net.SocketException: Socket closed

這是爲什麼呢？緣由就是多線程與程序的關係。

因爲程序開啓了多線程，這就存在有幾個線程處理問題。那麼，在咱們手動關閉窗體的時候，有的線程處於等待狀態，等待IO操做，並不是在關閉的同時全部線程當即也關閉了，因此解決方法就是，設置一小段間隔時間保證全部線程已關閉。

在退出方法裏面設定線程睡眠時間，保證退出按鈕和關閉窗體不拋出此類異常。

    private void exit() throws InterruptedException {
        if (tcpClient!=null){
            tcpClient.send("bye");
            readThread.sleep(1000);//多線程等待，關閉窗口時還有線程等待IO，設置1s間隔保證全部線程已關閉
            tcpClient.close();
        }
        System.exit(0);
    }

4、客戶端界面完整代碼

/*
 *  TCPClientThreadFX.java
 * Copyright (c) 2020-10-25
 * author : Charzous
 * All right reserved.
 */
 
import javafx.application.Application;
import javafx.application.Platform;
import javafx.event.EventHandler;
import javafx.geometry.Insets;
import javafx.geometry.Pos;
import javafx.scene.Scene;
import javafx.scene.control.Button;
import javafx.scene.control.Label;
import javafx.scene.control.TextArea;
import javafx.scene.control.TextField;
import javafx.scene.input.KeyCode;
import javafx.scene.input.KeyEvent;
import javafx.scene.layout.BorderPane;
import javafx.scene.layout.HBox;
import javafx.scene.layout.Priority;
import javafx.scene.layout.VBox;
import javafx.stage.Stage;
 
 
 
public class TCPClientThreadFX extends Application {
 
    private Button btnExit=new Button("退出");
    private Button btnSend = new Button("發送");
 
    private TextField tfSend=new TextField();//輸入信息區域
 
    private TextArea taDisplay=new TextArea();//顯示區域
    private TextField ipAddress=new TextField();//填寫ip地址
    private TextField tfport=new TextField();//填寫端口
    private Button btConn=new Button("鏈接");
    private TCPClient tcpClient;
    private Thread readThread;
 
    public static void main(String[] args) {
        launch(args);
    }
 
    @Override
    public void start(Stage primaryStage) {
        BorderPane mainPane=new BorderPane();
 
        //鏈接服務器區域
        HBox hBox1=new HBox();
        hBox1.setSpacing(10);
        hBox1.setPadding(new Insets(10,20,10,20));
        hBox1.setAlignment(Pos.CENTER);
        hBox1.getChildren().addAll(new Label("ip地址："),ipAddress,new Label("端口："),tfport,btConn);
        mainPane.setTop(hBox1);
 
        VBox vBox=new VBox();
        vBox.setSpacing(10);
 
        vBox.setPadding(new Insets(10,20,10,20));
        vBox.getChildren().addAll(new javafx.scene.control.Label("信息顯示區"),taDisplay,new Label("信息輸入區"),tfSend);
 
        VBox.setVgrow(taDisplay, Priority.ALWAYS);
        mainPane.setCenter(vBox);
 
 
 
        HBox hBox=new HBox();
        hBox.setSpacing(10);
        hBox.setPadding(new Insets(10,20,10,20));
        hBox.setAlignment(Pos.CENTER_RIGHT);
        hBox.getChildren().addAll(btnSend,btnExit);
        mainPane.setBottom(hBox);
 
        Scene scene =new Scene(mainPane,700,500);
        primaryStage.setScene(scene);
        primaryStage.show();
        //鏈接按鈕
        btConn.setOnAction(event -> {
            String ip=ipAddress.getText().trim();
            String port=tfport.getText().trim();
 
            try {
                //tcpClient是本程序定義的一個TCPClient類型的成員變量
                tcpClient = new TCPClient(ip, port);
                //用於接收服務器信息的單獨線程
                readThread = new Thread(()->{
                    String receiveMsg=null;//從服務器接收一串字符
                    while ((receiveMsg=tcpClient.receive())!=null){
                        //lambda表達式不能直接訪問外部非final類型局部變量，須要定義一個臨時變量
                        //若將receiveMsg定義爲類成員變量，則無需臨時變量
                        String msgTemp = receiveMsg;
                        Platform.runLater(()->{
                            taDisplay.appendText(msgTemp+"\n");
                        });
                    }
                    Platform.runLater(()->{
                        taDisplay.appendText("對話已關閉！\n");
                    });
                });
 
                readThread.start();
                //鏈接服務器以後未結束服務前禁用再次鏈接
                btConn.setDisable(true);
                //從新鏈接服務器時啓用輸入發送功能
                tfSend.setDisable(false);
                btnSend.setDisable(false);
            }catch (Exception e){
                taDisplay.appendText("服務器鏈接失敗！"+e.getMessage()+"\n");
            }
        });
 
//        btConn.defaultButtonProperty();
 
        //發送按鈕事件
        btnSend.setOnAction(event -> {
            String msg=tfSend.getText();
            tcpClient.send(msg);//向服務器發送一串字符
            taDisplay.appendText("客戶端發送："+msg+"\n");
            if (msg.equalsIgnoreCase("bye")){
                btnSend.setDisable(true);//發送bye後禁用發送按鈕
                tfSend.setDisable(true);//禁用Enter發送信息輸入區域
                //結束服務後再次啓用鏈接按鈕
                btConn.setDisable(false);
            }
            tfSend.clear();
        });
        //對輸入區域綁定鍵盤事件
        tfSend.setOnKeyPressed(new EventHandler<KeyEvent>() {
            @Override
            public void handle(KeyEvent event) {
               if(event.getCode()==KeyCode.ENTER){
                   String msg=tfSend.getText();
                   tcpClient.send(msg);//向服務器發送一串字符
                   taDisplay.appendText("客戶端發送："+msg+"\n");
 
                   if (msg.equalsIgnoreCase("bye")){
                       tfSend.setDisable(true);//禁用Enter發送信息輸入區域
                       btnSend.setDisable(true);//發送bye後禁用發送按鈕
                       //結束服務後再次啓用鏈接按鈕
                       btConn.setDisable(false);
                   }
                   tfSend.clear();
                }
            }
        });
 
        btnExit.setOnAction(event -> {
            try {
                exit();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        //窗體關閉響應的事件,點擊右上角的×關閉,客戶端也關閉
        primaryStage.setOnCloseRequest(event -> {
            try {
                exit();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }
 
    private void exit() throws InterruptedException {
        if (tcpClient!=null){
            tcpClient.send("bye");
            readThread.sleep(1000);//多線程等待，關閉窗口時還有線程等待IO，設置1s間隔保證全部線程已關閉
            tcpClient.close();
        }
        System.exit(0);
    }
}

View Code

服務端和客戶端的程序能夠沿用上一篇的內容，這裏再也不貼出代碼，詳見這篇：Java：基於TCP協議網絡socket編程(實現C/S通訊)

5、多線程通訊對比

那到底能夠看出有什麼不一樣呢，如今來驗證一下，咱們修改一下服務端返回信息的代碼，在增長一行使服務器連續發送重複信息。

pw.println("來自服務器消息："+msg);
pw.println("來自服務器,重複消息："+msg);

以前單線程程序效果這樣，當服務端也是「一發一收」狀態，客戶端「一發一收」，這沒有問題：

服務端增長一行使服務器連續發送重複信息，結果變成這樣，明顯出現錯誤，能夠自行分析單線程與多消息的執行狀況：

客戶端界面實現多線程以後，解決問題！

最後

本篇詳細記錄實現java多線程通訊，目標達到客戶端能夠一次接收服務器發送的多條信息，避免阻塞。將客戶端接收信息功能獨立爲一個線程來完成，進一步完善TCP的Socket網絡通訊，解決單線程存在的問題，也是上一篇博客留下來的一個問題。

另一個問題是什麼呢？這裏停留思考3秒！

……

就是：如今只能單用戶與服務器正常通訊，若是多用戶狀況下，好比開啓多個客戶端界面鏈接服務器，存在一個很大問題，服務器端只實現了單用戶功能，那麼，立刻想到，觸類旁通，使用本篇多線程技術應用到服務器端，是否可以解決多用戶的功能呢？要解決這個問題，等待更新下一篇！

若是以爲不錯歡迎推薦收藏關注，有問題直接評論，交流學習！

Java實現socket網絡編程系列文章：

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