Java的Socket API提供了一個(gè)很方便的對(duì)象接口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程。本文用一個(gè)簡(jiǎn)單的TCP Echo Server做例子，演示了如何使用Java完成一個(gè)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(gè)客戶(hù)端通過(guò)TCP連接到服務(wù)器后，客戶(hù)端可以通過(guò)這個(gè)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(huì)把這些數(shù)據(jù)用同一個(gè)TCP連接發(fā)送回客戶(hù)端。服務(wù)端會(huì)一直保持這個(gè)連接直到客戶(hù)端關(guān)閉它為止。
因?yàn)榉?wù)器需要能同時(shí)處理多個(gè)客戶(hù)端，我們先選用一個(gè)常見(jiàn)的多線程服務(wù)模型：
讓一個(gè)Thread負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)服務(wù)端口，當(dāng)有新的連接建立的時(shí)候，這個(gè)監(jiān)聽(tīng)的Thread會(huì)為這個(gè)連接創(chuàng)建一個(gè)新的Thread來(lái)處理它。這樣，服務(wù)器可以接受多個(gè)連接，并讓多個(gè)Thread來(lái)分別處理它們。
以下是相應(yīng)的服務(wù)端程序：
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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(gè)ServerSocket的對(duì)象并讓其監(jiān)聽(tīng)在TCP端口7上，然后在一個(gè)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(shí)際處理每個(gè)客戶(hù)端連接的邏輯包含在EchoSession這個(gè)類(lèi)里面。
在以上代碼中使用了ExceptionAdapter這個(gè)類(lèi)，它的作用是把一個(gè)checked Exception包裝成RuntimeException。詳細(xì)的說(shuō)明可以參考避免在Java中使用Checked Exception 一文。
以下是EchoSession的代碼：
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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(gè)Socket對(duì)象作為構(gòu)造參數(shù)，在其run()方法中，它不停的從這個(gè)Socket對(duì)象的InputStream里面讀數(shù)據(jù)并寫(xiě)回到該Socket的OutputStream中去，直到這個(gè)連接被客戶(hù)端關(guān)閉為止（InputStream的read方法返回-1）。
EchoSession需要一個(gè)線程來(lái)執(zhí)行，這容易讓人聯(lián)想到用Thread來(lái)作為EchoSession的父類(lèi)。不過(guò)，這樣做不夠靈活，開(kāi)銷(xiāo)也比較大。而選擇讓EchoSession實(shí)現(xiàn)Runnable接口就靈活得多。在接下來(lái)的使用Thread Pool的Echo Server中可以看到這一點(diǎn)。
以上已經(jīng)是一個(gè)完整的TCP Echo Server，不過(guò)隨著客戶(hù)不停的連接和斷開(kāi)，這個(gè)服務(wù)器會(huì)不停的產(chǎn)生和消除線程，而這兩個(gè)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(jī)制。
使用在一個(gè)簡(jiǎn)單的Thread緩沖池的實(shí)現(xiàn)一文中Thread Pool的實(shí)現(xiàn)，可以對(duì)EchoServer作如下修改（EchoSession無(wú)需做修改）：
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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(shí)現(xiàn)Runnable接口的靈活性，無(wú)需修改它就可以在Thread Pool里使用。
在這個(gè)例子里使用的Thread Pool比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有動(dòng)態(tài)調(diào)整Thread數(shù)量的功能，所以這個(gè)Echo Server最多只能同時(shí)服務(wù)10個(gè)客戶(hù)端。然而通過(guò)重載SyncQueue，我們可以很方便地加入這個(gè)功能以突破這個(gè)限制。
在對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的性能以及并發(fā)度要求很高的時(shí)候，讓每個(gè)客戶(hù)端由一個(gè)專(zhuān)門(mén)的Thread來(lái)處理有可能不能滿(mǎn)足我們的要求（想象一下同時(shí)有數(shù)千個(gè)客戶(hù)端的情況）。這時(shí)可以考慮使用Java的NIO API來(lái)構(gòu)建服務(wù)器架構(gòu)，因?yàn)?/SPAN>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(lái)處理多個(gè)客戶(hù)端的請(qǐng)求。關(guān)于NIO的話(huà)題，在這篇文章就不再贅述，希望以后能有機(jī)會(huì)討論。 ：）