Java简单实现Socket非阻塞通信

用java实现socket C/S通信很简单，很多教科书上都有。但是这些通信模型大都是阻塞式的，其弊端也很明显：一方必须要接收的到对方的消息后，才能编辑自己的消息发出。同样对方也要一直等待这条消息收到后才能发送新的消息。用网络通信的知识讲，大概就是半双工通信吧。这就好比聊天的时候，两个人只能一人一句的聊天。不能一个人连着发送多句话。

而要实现非阻塞通信呢，也就是实现全双工通信。我不想使用java的NIO包。因为那样有点小题大做了。其实只要使用多线程就能实现了。

Socket和ServerSocket

这个就不多说了，默认大家都懂了。顾名思义，ServerSocket是服务器（S）端使用的。Socket是客户端（C）使用的。也就是所谓的C/S。

ServerSocket的构造方法要指定程序使用的端口（Port）。从网络通信的角度来看，要通信的话，必须要指定一个端口，因为在应用层中的程序太多了。这样才能把数据发送给对应的应用程序。端口号的值要小于65535，并且大于1023。而客户端除了要指定端口以外还要指定服务器的IP地址。在本机上测试的话可以使用“回环地址(localhost)”127.0.0.1。

//服务端：
ServerSocket ss = new ServerSocket(5432);
//客户端：
Socket s = new Socket("127.0.0.1",5432);

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端口号要小于65535的原因是，通信过程都是通过IP数据报完成的。IP数据报的报头中包含一个16位字段用来指定端口号。而2的16次方就是65536。所以其范围应该是0~65535

端口号之所以要大于1023是因为小于1023的都是知名端口号，也就是已经确定了某些特殊用途的端口号。比如，FTP服务器的TCP端口号是21，Telnet是23，Http的端口是80。

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但是要实现通信双方都必须通过Socket来通信。服务端可以通过ServerSocket的accept方法来获得一个Socket对象。

//服务端：
Socket s = ss.accept();

注意以上的代码要捕获相应的异常。这就不多说了，eclipse会帮助我们。

此时呢，服务端和客户端的类中都持有了一个Socket对象。要完成数据交换，就要涉及IO了。

IO操作

socket的IO流

Socket有相应的get方法来获得输入输出流。

	InputStream in = s.getInputStream();
	OutputStream out = s.getOutputStream();

由此获得的两个字节IO流就是接下来所有数据交互的基础了。然后为了提高效率要进行一下包装。我是用的是DataInputStream/DataOutputStream。你也可以转换为字符流。

	DataInputStream din = new DataInputStream(in);
	DataOutputStream dout = new DataOutputStream(out);

很多人可能会把输入流和输出流搞混淆掉哦。

标准输入的包装

我们要实现从控制台中输入，然后发送到网络的输入流（上文中的din），必须要对标准输入（System.in）进行封装。

误区：

起初我觉得既然从标准输入获得的数据，要传递给DataOutputStream类型的对象dout发送出去，那么就用DataInputStream来包装System.in吧。然后调用它的readUTF方法获得字符串，在通过dout的writeUTF方法发送。

	DataInputStream dis = new DataInputStream(System.in));
	String msg = dis.readUTF();
	dout.writeUTF(msg);

但是当程序运行的时候，就会发现在一方的控制台窗口无论输入多少行，对方都无法收到。也就是这里也陷入了阻塞，百度下，究其原因呢，是因为在控制台输入的字符并不是UTF格式的。所以readUTF根本无法返回字符串。

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DataInputStream/DataOutputStream提供了对于基本数据类型的写入与读取方法如：

DataInputStream	DataOutputStream
readInt()	writeInt()
readChar()	writeChar()
readDouble()	writeDouble()

所以输入流输出流中的数据类型必须相同才能读取。但是其中并没有readString/wirteString类型。只有一个readUTF/writeUTF（原来有readLine现在不鼓励了，但是BufferedReader类中使用的是readLine）。

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接着我对控制台的标准输入的包装使用了BufferedReader(也可以使用Scanner包装哦)。

	BufferedReader bf = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
	String msg = bf.readLine();
	dout.writeUTF(msg);

【下面进入本片博客的重要环节（上面的内容你都可以认为是凑字数的铺垫）】

多线程的使用

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一般我们运行的程序只有一个主线程，也就是main函数创建的那个线程。一个线程中所有的操作呢都是线性的，但如果你想同时做多件事的话，就需要创建多个线程。记得《射雕》里面老顽童有个绝技“左右互博术”，他在传授给郭靖的时候，就是让郭靖不停的左手画圆，右手画方。这就相当于郭靖要同时开两个线程，一个线程负责不停地左手画圆，另一线程负责不停的右手画方。当然不论是电脑还是人脑实际上都是无法同时做两件事的，只不过CPU在两个线程之间快速切换，给人的感觉像是同时一样。

Java本身提供了对于多线程的支持。通过继承Thread类，或者实现Runnable接口来创建新的线程。两者都要重写run()方法。不过采用Runnable，只是实现了Runnable接口的run方法还不够，还要用此实现的接口来创建Thread对象才可以。最后调用Thread对象的start()方法就是创建这一进程了。

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实现非阻塞的通信，我们要完成的事情只有两个：

一个是从socket的输入流中获取对方的消息并打印在屏幕上。
从标准输入中键入的消息要通过socket的输出流发送给对方。

以上行为要开辟新的线程来完成来避免阻塞。为此我定义两个类，取名为SendThread和PrintThread

为了便于操作，我将socket的包装后的输出流作为参数传递给SendThread。同样PrintThread中也会传如socket的包装后的输入流参数

import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class SendThread implements Runnable {

	private DataOutputStream dout;
	public SendThread(DataOutputStream dout){
		super();
		this.dout= dout;
	}
	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
		while(true){
			String msg;
			try {
				BufferedReader bf = new BufferedReader(
						new InputStreamReader(System.in));
				//注意不能直接用DataInputStream来封装标准输入，原因前文已提到
				msg = bf.readLine();
				dout.writeUTF(msg);
			} catch (IOException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				
				break;
			}
		}
	}

}

为了增强可读性，我也把IP地址传入了PrintThread中。大家也可无视

import java.io.DataInputStream;
import java.io.IOException;

class PrintThread implements Runnable{

	private DataInputStream din;
	private String ip;
	public PrintThread(DataInputStream din,String ip) {
		super();
		this.din = din;
		this.ip = ip;
	}

	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
		while(true){
			try {
				String msg = din.readUTF();
				System.out.println("["+ip+"]"+":"+msg);
			} catch (IOException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				
			break;
			} 
			
		}
	}
	
}

接着在主类Server和Client中要做的事就很简单了。

//Server
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server {

	private static String ip;

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		// TODO Auto-generated method stub
		@SuppressWarnings("resource")
		ServerSocket ss = new ServerSocket(5432);

		Socket s = ss.accept();
		ip = s.getInetAddress().toString();
		ip = ip.substring(ip.indexOf("/")+1);
		System.out.println(ip+"上线了");
		
		InputStream in = s.getInputStream();
		OutputStream out = s.getOutputStream();
		
		DataInputStream din = new DataInputStream(in);
		DataOutputStream dout = new DataOutputStream(out);
		
		SendThread it = new SendThread(dout);
		PrintThread ot = new PrintThread(din,ip);
		
		new Thread(ot).start();
		new Thread(it).start();
	}
}

//Client
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class Client {

	private static String ip = "127.0.0.1";
	
	public static void main(String[] args) throws IOException{
		@SuppressWarnings("resource")
		Socket s = new Socket(ip,5432);
		OutputStream out = s.getOutputStream();
		InputStream in = s.getInputStream();
		
		DataOutputStream dout = new DataOutputStream(out);
		DataInputStream din = new DataInputStream(in);
		
		SendThread it = new SendThread(dout);
		PrintThread ot = new PrintThread(din,ip);
		
		new Thread(ot).start();
		new Thread(it).start();

	}
}

基本的代码就是这些，当然这是简单实现，还可以有很多继续完善的地方。比如使Server可以监听多个Client的连接请求，或者你可以加个Swing的界面（个人比较不在乎界面）。细节我也有很多未仔细处理的地方，比如里面的Socket和各种IO流，都没有写关闭，（囧，没有找到个合适的地方）所以代码中会有一句

@SuppressWarnings("resource")

来忽略流未关闭的警告。。哈，有点水啊。

————————————————————后记的琐事———————————————————

这段程序，我成功在电脑和虚拟机上实现了通信。虚拟机的原理就是把你的一台电脑当成两台电脑来用了。只需要修改上述代码中的IP地址就行了，虚拟机相当于和你处在一个局域网里，你可以使用ipconfig命令查看在这个局域网之下的虚拟机的ip地址，通常host-only的就是虚拟机的ip了。比如在这个虚拟的局域网中我本身的电脑IP地址是192.168.56.101，而虚拟机是192.168.56.1。

还有就是那天数据结构上机课的时候，我发现机房电脑里装了java（但是没eclipse）。。于是我就用记事本手写了上面两个程序，果然用惯了IDE，记事本会很不习惯啊。但最后还是完成了，我把Client的程序通过U盘传给了旁边的同学，最后两台电脑实现了通信，呵呵。虽然是小事，还是蛮骄傲的呢。
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