在 Java 套接字编程中引入线程
原文:https://www . geesforgeks . org/introduction-threads-socket-programming-Java/
先决条件:Java 中的 Socket 编程
本文假设您已经掌握了 java 套接字编程的基本知识以及通信中使用的客户机-服务器模型的基本细节。
网络编程为什么要使用线程？
原因很简单，我们不希望在特定时间只有一个客户端连接到服务器，而是希望同时有多个客户端。我们希望我们的架构能够同时支持多个客户端。出于这个原因，我们必须在服务器端使用线程，以便每当客户端请求到来时，可以分配一个单独的线程来处理每个请求。
让我们举个例子，假设一个日期时间服务器位于一个地方，比如 x。作为一个通用服务器，它不为任何特定的客户端服务，而是为一整套通用客户端服务。还假设在特定时间，两个请求到达服务器。使用我们的基本服务器-客户端程序，即使是一秒钟的请求也能够连接到服务器，而另一个请求将被拒绝，因为没有提供同时处理多个请求的机制。为了克服这个问题，我们在网络编程中使用线程。 下面的文章将重点介绍创建一个简单的日期时间服务器，用于同时处理多个客户端请求。
快速概览
正常情况下，我们会创建两个 java 文件，Server.java和Client.java。服务器文件包含两个类，即服务器(用于创建服务器的公共类)和客户端处理程序(用于使用多线程处理任何客户端)。客户端文件只包含一个公共类客户端(用于创建客户端)。下面是这三个类如何相互作用的流程图。
服务器端编程(Server.java)
- 服务器类:服务器端涉及的步骤与文章【Java 中的 T2】Socket Programming 类似，只是在获取了流和端口号之后，稍微做了一些改动，创建了线程对象。
- 建立连接:服务器套接字对象被初始化，在 while 循环中，套接字对象持续接受传入的连接。
- 获取流:输入流对象和输出流对象是从当前请求的套接字对象中提取的。
- 创建处理程序对象:获取流和端口号后，使用这些参数创建一个新的 clientHandler 对象(上面的类)。
- 调用 start() 方法:在这个新创建的线程对象上调用 start()方法。
- ClientHandler 类:由于我们将为每个请求使用单独的线程，让我们理解 ClientHandler 类扩展线程的工作和实现。每当请求到来时，这个类的一个对象将被实例化。
- 首先，这个类扩展了线程，使得它的对象具有线程的所有属性。
- 其次，这个类的构造函数取三个参数，可以唯一标识任何传入的请求，即一个 Socket ，一个 DataInputStream 读取，一个 DataOutputStream 写入。每当我们收到客户端的任何请求，服务器都会提取其端口号、DataInputStream 对象和 DataOutputStream 对象，并创建一个这个类的新线程对象，并在其上调用 start() 方法。 注意:每个请求总会有一个套接字、输入流和输出流的三元组。这确保了这个类的每个对象都在一个特定的流上写，而不是在多个流上写。
- 在该类的 run() 方法内部，它执行三个操作:请求用户指定是否需要时间或日期，从输入流对象中读取答案，并相应地将输出写入输出流对象。
// Java implementation of Server side
// It contains two classes : Server and ClientHandler
// Save file as Server.java
import java.io.*;
import java.text.*;
import java.util.*;
import java.net.*;
// Server class
public class Server
{
public static void main(String[] args) throws IOException
{
// server is listening on port 5056
ServerSocket ss = new ServerSocket(5056);
// running infinite loop for getting
// client request
while (true)
{
Socket s = null;
try
{
// socket object to receive incoming client requests
s = ss.accept();
System.out.println("A new client is connected : " + s);
// obtaining input and out streams
DataInputStream dis = new DataInputStream(s.getInputStream());
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(s.getOutputStream());
System.out.println("Assigning new thread for this client");
// create a new thread object
Thread t = new ClientHandler(s, dis, dos);
// Invoking the start() method
t.start();
}
catch (Exception e){
s.close();
e.printStackTrace();
}
}
}
}
// ClientHandler class
class ClientHandler extends Thread
{
DateFormat fordate = new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd");
DateFormat fortime = new SimpleDateFormat("hh:mm:ss");
final DataInputStream dis;
final DataOutputStream dos;
final Socket s;
// Constructor
public ClientHandler(Socket s, DataInputStream dis, DataOutputStream dos)
{
this.s = s;
this.dis = dis;
this.dos = dos;
}
@Override
public void run()
{
String received;
String toreturn;
while (true)
{
try {
// Ask user what he wants
dos.writeUTF("What do you want?[Date | Time]..\n"+
"Type Exit to terminate connection.");
// receive the answer from client
received = dis.readUTF();
if(received.equals("Exit"))
{
System.out.println("Client " + this.s + " sends exit...");
System.out.println("Closing this connection.");
this.s.close();
System.out.println("Connection closed");
break;
}
// creating Date object
Date date = new Date();
// write on output stream based on the
// answer from the client
switch (received) {
case "Date" :
toreturn = fordate.format(date);
dos.writeUTF(toreturn);
break;
case "Time" :
toreturn = fortime.format(date);
dos.writeUTF(toreturn);
break;
default:
dos.writeUTF("Invalid input");
break;
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
try
{
// closing resources
this.dis.close();
this.dos.close();
}catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
输出
A new client is connected : Socket[addr=/127.0.0.1,port=60536,localport=5056]
Assigning new thread for this client
Client Socket[addr=/127.0.0.1,port=60536,localport=5056] sends exit...
Closing this connection.
Connection closed
客户端编程(Client.java)
客户端编程类似于一般的套接字编程程序，步骤如下-
- 建立插座连接
- 沟通
// Java implementation for a client
// Save file as Client.java
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;
// Client class
public class Client
{
public static void main(String[] args) throws IOException
{
try
{
Scanner scn = new Scanner(System.in);
// getting localhost ip
InetAddress ip = InetAddress.getByName("localhost");
// establish the connection with server port 5056
Socket s = new Socket(ip, 5056);
// obtaining input and out streams
DataInputStream dis = new DataInputStream(s.getInputStream());
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(s.getOutputStream());
// the following loop performs the exchange of
// information between client and client handler
while (true)
{
System.out.println(dis.readUTF());
String tosend = scn.nextLine();
dos.writeUTF(tosend);
// If client sends exit,close this connection
// and then break from the while loop
if(tosend.equals("Exit"))
{
System.out.println("Closing this connection : " + s);
s.close();
System.out.println("Connection closed");
break;
}
// printing date or time as requested by client
String received = dis.readUTF();
System.out.println(received);
}
// closing resources
scn.close();
dis.close();
dos.close();
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
输出:
What do you want?[Date | Time]..
Type Exit to terminate connection.
Date
2017/06/16
What do you want?[Date | Time]..
Type Exit to terminate connection.
Time
05:35:28
What do you want?[Date | Time]..
Type Exit to terminate connection.
Geeks
Invalid input
What do you want?[Date | Time]..
Type Exit to terminate connection.
Exit
Closing this connection : Socket[addr=localhost/127.0.0.1,port=5056,localport=60536]
Connection closed
这些程序是如何协同工作的？
- 当一个客户机(比如 client1)发送一个连接到服务器的请求时，服务器会分配一个新的线程来处理这个请求。新分配的线程被授予访问流的权限，以便与客户端通信。
- 分配新线程后，服务器通过其 while 循环再次进入接受状态。
- 当第二个请求到来时，第一个请求仍在处理中，服务器接受这个请求，并再次分配一个新的线程来处理它。这样，即使某些请求正在处理中，也可以处理多个请求。
如何在你的系统上测试上述程序？
将两个程序保存在同一个包中或任何地方。然后先跑 Server.java，再跑 Client.java。您可以将客户端程序复制到两个三个独立的文件中并单独运行它们，或者如果您有一个类似 eclipse 的 IDE，则可以从同一个程序中运行多个实例。上面显示的输出来自单个客户端程序，如果使用多个客户端，将获得类似的结果。
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