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在网上无意看到一个多线程的Socket服务器端例子,觉得非常不错。特别是其中的线程池的思想,简单而且高效。虽然JDK1.5开始已经自带了线程池包,但该代码不失为学习Socket和多线程的一个好的入门例子。

下面的代码是对该例子的简单整理,补充了注释。

【代码一】PooledConnectionHandler:后台处理类
package server;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

/**
 * <pre>
 * PooledConnectionHandler实现了Runnable接口,它的用途是处理服务器端传来的Socket连
 * 接。该类维护了一个被称为"连接池"的全局链式列表(静态),该列表在类被加载时创建。
 * 
 * 当该类的run()方法被调用时,它首先检查该"连接池"中是否有需要待处理的客户端连接,如果
 * 没有(可能是请求尚未到来)则调用wait()方法等待,而另一个静态方法processRequest则负
 * 责接收客户端请求并添加到"连接池"的末尾,然后通知所有正在等待的线程,各个等待的线程则
 * 以"互斥"的方式竞争资源(请求)当某个线程率先获取到对象锁,拿到一个连接后,将释放锁,然
 * 后在自己的线程中处理请求。各个线程之间彼此不会互相影响。
 * 
 * 需要注意的是这个类的一个方法:processRequest这个方法第一个为静态方法,因为对于这个
 * 方法来说,它只是一个负责通知的角色,所以没有必要是对象级的。将其修饰符置为static是合
 * 理的。
 * 
 * 其次我们看到在对全局资源"连接池"进行操作时,不管是往池中添加请求,还是从池中取出请求,
 * 都需要在关键的语句块中增加synchronized{},来保证同一时刻不会有多个线程竞争同一个
 * 资源,或者在添加资源未完成前有另一个线程试图读取该资源。
 * 
 * 最后一个要注意的地方是其中的wait()和notifyAll()方法,wait()方法的调用发送在线程创建
 * 完成,但请求尚未到来之前,这时线程并不持有对List的锁,而notifyAll()方法唤起所有等待
 * 的线程,所有等待线程将一起竞争锁,此时只有一个线程可能检测到池非空而进入池中请求资
 * 源。
 * </pre>
 
*/
public class PooledConnectionHandler implements Runnable {

    
/** The client connection of Socket. */
    
protected Socket connection;

    
/** The request pool. */
    
protected static List pool = new LinkedList();

    
/**
     * Instantiates a new pooled connection handler.
     
*/
    
public PooledConnectionHandler() {
    }
    
    
/*
     * (non-Javadoc)
     * 
     * @see java.lang.Runnable#run()
     
*/
    
public void run() {
        
while (true) {
            
// 因为可能有多个线程同时去Pool中取Socket进行处理。
            
// 所以这里我们需同步,防止同一个请求被多次处理
            synchronized (pool) {
                
while (pool.isEmpty()) {
                    
try {
                        pool.wait();
// 没有请求到来则等待
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                
// 从池中取出一个Socket,准备进行处理
                connection = (Socket) pool.remove(0);
            }
            
// 取到Socket后则不需要同步了,因为此时是Connection是对象
            
// 级属性,在线程内部自己处理,不涉及公共资源的访问
            handleConnection();
        }
    }
    
    
/**
     * Process request, append Socket to pool and notify all waitting thread
     * 
     * 
@param requestToHandle the request to handle
     
*/
    
public static void processRequest(Socket requestToHandle) {
        
// 因为有可能在向池中塞请求的时候,另外一个线程
        
// 正在从池中取Socket,所以这里需要同步一下
        synchronized (pool) {
            
// 将来自客户端的请求添加到请求队列末尾
            pool.add(pool.size(), requestToHandle);
            
// 通知其它正在等待的线程有新请求来到,
            
// 此时所有处于wait状态的线程将被唤醒
            pool.notifyAll();
        }
    }    

    
/**
     * Handle connection.
     
*/
    
public void handleConnection() {
        
try {
            PrintWriter streamWriter 
= new PrintWriter(connection
                    .getOutputStream());
            BufferedReader streamReader 
= new BufferedReader(
                    
new InputStreamReader(connection.getInputStream()));

            String fileToRead 
= streamReader.readLine();
            BufferedReader fileReader 
= new BufferedReader(new FileReader(
                    fileToRead));

            String line 
= null;
            
while ((line = fileReader.readLine()) != null)
                streamWriter.println(line);

            fileReader.close();
            streamWriter.close();
            streamReader.close();
        } 
catch (FileNotFoundException e) {
            System.out.println(
"");
        } 
catch (IOException e) {
            System.out.println(
"" + e);
        }
    }    
}

【代码二】PooledRemoteFileServer:多线程服务器端,负责创建线程池并等待客户端的连接请求
package server;

import java.io.IOException;
import java.net.BindException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * <pre>
 * PooledRemoteFileServer是一个多线程、池化的Socket服务器。它能够在指定的端口
 * 监听来自客户端的连接请求,同时它限定了允许同时连接的数目。
 * 
 * 在服务器端,服务器启动时创建指定定数量的后台处理类实例,这些实例实际上是实现了
 * Runnable接口的类,它们在创建完成后将立刻唤起,不停地监控来自客户端的连接。
 * 
 * 另一方面,服务器在创建线程之后,将在指定的端口监听。一旦有客户端连接上,立刻将
 * 该连接交给后台在等待的线程去处理,接着立刻返回继续在端口监听。这样的话后台线程
 * 的处理将不会造成前端服务器监听的阻塞。
 * </pre>
 
*/
public class PooledRemoteFileServer {

    
/** The max connections. */
    
protected int maxConnections;

    
/** The listen port. */
    
protected int listenPort;

    
/** The server socket. */
    
protected ServerSocket serverSocket;

    
/**
     * Instantiates a new pooled remote file server.
     * 
     * 
@param aListenPort the a listen port
     * 
@param maxConnections the max connections
     
*/
    
public PooledRemoteFileServer(int aListenPort, int maxConnections) {
        listenPort 
= aListenPort;// 监听端口
        this.maxConnections = maxConnections;// 最大同时连接
    }

    
/**
     * 初始化池:每次创建一个Runnable实例,然后创建线程对象
     
*/
    
public void setUpHandlers() {
        
for (int i = 0; i < maxConnections; i++) {
            PooledConnectionHandler currentHandler 
= new PooledConnectionHandler();
            
// 线程启动后将一直监控Socket队列,以轮询的方式
            
// 监控是否有新的客户端请求到来,如果有的话则取
            
// 出处理,无的话则继续等待直至请求到来
            new Thread(currentHandler, "Handler" + i).start();
        }
    }

    
/**
     * 接收客户端连接
     
*/
    
public void acceptConnections() {
        
try {
            ServerSocket server 
= new ServerSocket(listenPort, 5);
            Socket incomingConnection 
= null;
            
while (true) {
                incomingConnection 
= server.accept();
                handleConnection(incomingConnection);
            }
        } 
catch (BindException be) {
            System.out.println(
"");
        } 
catch (IOException ioe) {
            System.out.println(
"" + listenPort);
        }
    }

    
/**
     * 在池中处理Socket请求
     * 
     * 
@param connectionToHandle the connection to handle
     
*/
    
protected void handleConnection(Socket connectionToHandle) {
        PooledConnectionHandler.processRequest(connectionToHandle);
    }

    
public static void main(String args[]) {
        PooledRemoteFileServer server 
= new PooledRemoteFileServer(10013);
        
// 初始化线程池
        server.setUpHandlers();
        
// 开始在指定端口等待到来的请求
        server.acceptConnections();
    }
}

这个例子的精髓是在PooledConnectionHandler类,它首先创建一个公共的全局“线程池”(LinkList),然后启动线程监控线程池,与此同时服务器端在接收到客户端请求后将请求加到“线程池”中,这两个动作是异步的,在加的时候不允许读,在读得到时候不允许加(通过synchronized关键字控制),而且多个线程之间并不会互相影响,因为其中的connection属性是对象级的。

从这个例子中我们也可以学到在多线程的情况下,哪些变量是必须设置为全局的(static),哪些是必须设置为对象级的:即会被多个线程访问的资源必须设置为全局的,而跟线程处理状态,结果有关的属性一般必须设置为对象级的,以防止互相干扰。

其次就是在多线程情况下,哪些方法是可以设置为static的而不会出现线程安全的问题,哪些方法是不能设置为静态方法的:如果方法是属于控制流程,通知,派发的,那么一般可以设置为静态的。因为这些方法一般不需要多个,一个就够了。就如同控制器只要一个就够了。而业务逻辑实现方法一般不能设置为静态的,因为静态方法不能引用对象变量(非静态变量),但业务逻辑通常是需要针对不同的用户做出不同的处理的,所以几乎可以肯定的说是绝对会出现对象变量的。


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生活就像打牌,不是要抓一手好牌,而是要尽力打好一手烂牌。
posted on 2008-08-16 23:08 Paul Lin 阅读(7034) 评论(0)  编辑  收藏 所属分类: J2SE

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