Java多線程實現(xiàn)TCP網(wǎng)絡Socket編程(C/S通信)

更新時間：2020年10月29日 10:35:34 作者：Charzous

這篇文章主要介紹了Java多線程實現(xiàn)TCP網(wǎng)絡Socket編程(C/S通信)，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧

開篇必知必會

在前一篇《基于TCP協(xié)議網(wǎng)絡socket編程(java實現(xiàn)C/S通信) 》，實際存在一個問題，如果服務器端在建立連接后發(fā)送多條信息給客戶端，客戶端是無法全部接收的，原因在于客戶端為單線程，只接受了第一條信息，剩余信息阻塞等待下一次發(fā)送。所以，這造成了客戶端無法處理消息隊列，每次只接收并輸出一條服務器信息，出現(xiàn)信息不同步問題。

本篇將解決這個問題，詳細記錄實現(xiàn)java多線程通信，目標是使客戶端可以一次接收服務器發(fā)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為一個線程來完成，進一步完善TCP的Socket網(wǎng)絡通信，C/S軟件架構的程序設計！

Java實現(xiàn)socket網(wǎng)絡編程系列文章：

基于UDP協(xié)議網(wǎng)絡Socket編程(java實現(xiàn)C/S通信案例)

基于TCP協(xié)議網(wǎng)絡socket編程(java實現(xiàn)C/S通信)

一、多線程技術

首先，了解多線程技術。下圖是程序調(diào)用的順序執(zhí)行（左：單線程）與線程調(diào)用的并行執(zhí)行（右：多線程）

多線程程序則是右邊并行執(zhí)行的方法。

在上一篇的TCPClientFX.java程序中，發(fā)送信息是可以通過“發(fā)送”按鈕來實現(xiàn)主動控制，但是接收信息是被動的，只能接收一條信息，對于輸入流中有多少信息是不可控制的。為此，我們使用多線程技術，添加一個線程專門負責讀取輸入流中的信息。

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

readThread = new Thread(()->{
 //匿名內(nèi)部類函數(shù)體

});

二、實現(xiàn)多線程接收

1、單線程版本

首先，跟之前的單線程通信對比一下，下面代碼只能實現(xiàn)客戶端接收服務器單條信息，如果服務器連續(xù)多條信息發(fā)送，則無法全部正確接收。連接成功后只能接收一條來自服務器信息。

 //連接按鈕
  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);
    //成功連接服務器，接受服務器發(fā)來的第一條歡迎信息
    String firstMsg=tcpClient.receive();
    taDisplay.appendText(firstMsg+"\n");
    //連接服務器之后未結(jié)束服務前禁用再次連接
    btConn.setDisable(true);
    //重新連接服務器時啟用輸入發(fā)送功能
    tfSend.setDisable(false);
    btnSend.setDisable(false);
   }catch (Exception e){
    taDisplay.appendText("服務器連接失??！"+e.getMessage()+"\n");
   }
  });

同樣，在發(fā)送按鈕，每次也只能“發(fā)一條，收一條”，如下代碼：

 //發(fā)送按鈕事件
  btnSend.setOnAction(event -> {
   String msg=tfSend.getText();
   tcpClient.send(msg);//向服務器發(fā)送一串字符
   taDisplay.appendText("客戶端發(fā)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(fā)送bye后禁用發(fā)送按鈕
    tfSend.setDisable(true);//禁用Enter發(fā)送信息輸入?yún)^(qū)域
    //結(jié)束服務后再次啟用連接按鈕
    btConn.setDisable(false);
   }
   tfSend.clear();
  });

2、多線程版本

根據(jù)前面分析，只需要將客戶端接收的功能交給一個線程處理，就能夠達到目的，不會因為接收語句阻塞使得主進程卡住。

所以，將線程放到連接按鈕里面為好，在成功連接服務器之后，程序就啟動線程，時機正好。代碼修改如下：

 //連接按鈕
  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);
    //用于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，需要定義一個臨時變量
      //若將receiveMsg定義為類成員變量，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();
    //連接服務器之后未結(jié)束服務前禁用再次連接
    btConn.setDisable(true);
    //重新連接服務器時啟用輸入發(fā)送功能
    tfSend.setDisable(false);
    btnSend.setDisable(false);
   }catch (Exception e){
    taDisplay.appendText("服務器連接失??！"+e.getMessage()+"\n");
   }
  });

三、多線程與進程的關系

做到這里，已經(jīng)完成多線程通信的功能。不過，在不斷調(diào)試時候會發(fā)現(xiàn)，關閉窗體的時候，終端會出現(xiàn)Socket已關閉，輸入輸出流未正常關閉、線程異常等問題。如下錯誤：

java.net.SocketException: Socket closed

這是為何呢？原因就是多線程與程序的關系。

由于程序開啟了多線程，這就存在有幾個線程處理問題。那么，在我們手動關閉窗體的時候，有的線程處于等待狀態(tài)，等待IO操作，并非在關閉的同時所有線程立即也關閉了，所以解決方法就是，設置一小段間隔時間保證所有線程已關閉。

在退出方法里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間隔保證所有線程已關閉
   tcpClient.close();
  }
  System.exit(0);
 }

四、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(fā)送");

 private TextField tfSend=new TextField();//輸入信息區(qū)域

 private TextArea taDisplay=new TextArea();//顯示區(qū)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("連接");
 private TCPClient tcpClient;
 private Thread readThread;

 public static void main(String[] args) {
  launch(args);
 }

 @Override
 public void start(Stage primaryStage) {
  BorderPane mainPane=new BorderPane();

  //連接服務器區(qū)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(qū)"),taDisplay,new Label("信息輸入?yún)^(qū)"),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();
  //連接按鈕
  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);
    //用于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，需要定義一個臨時變量
      //若將receiveMsg定義為類成員變量，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();
    //連接服務器之后未結(jié)束服務前禁用再次連接
    btConn.setDisable(true);
    //重新連接服務器時啟用輸入發(fā)送功能
    tfSend.setDisable(false);
    btnSend.setDisable(false);
   }catch (Exception e){
    taDisplay.appendText("服務器連接失??！"+e.getMessage()+"\n");
   }
  });

//  btConn.defaultButtonProperty();

  //發(fā)送按鈕事件
  btnSend.setOnAction(event -> {
   String msg=tfSend.getText();
   tcpClient.send(msg);//向服務器發(fā)送一串字符
   taDisplay.appendText("客戶端發(fā)送："+msg+"\n");
   if (msg.equalsIgnoreCase("bye")){
    btnSend.setDisable(true);//發(fā)送bye后禁用發(fā)送按鈕
    tfSend.setDisable(true);//禁用Enter發(fā)送信息輸入?yún)^(qū)域
    //結(jié)束服務后再次啟用連接按鈕
    btConn.setDisable(false);
   }
   tfSend.clear();
  });
  //對輸入?yún)^(qū)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(fā)送一串字符
     taDisplay.appendText("客戶端發(fā)送："+msg+"\n");

     if (msg.equalsIgnoreCase("bye")){
      tfSend.setDisable(true);//禁用Enter發(fā)送信息輸入?yún)^(qū)域
      btnSend.setDisable(true);//發(fā)送bye后禁用發(fā)送按鈕
      //結(jié)束服務后再次啟用連接按鈕
      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間隔保證所有線程已關閉
   tcpClient.close();
  }
  System.exit(0);
 }
}

服務端和客戶端的程序可以沿用上一篇的內(nèi)容，這里不再貼出代碼，詳見這篇：基于TCP協(xié)議網(wǎng)絡socket編程(java實現(xiàn)C/S通信)

五、多線程通信對比

那到底可以看出有什么不同呢，現(xiàn)在來驗證一下，我們修改一下服務端返回信息的代碼，在增加一行使服務器連續(xù)發(fā)送重復信息。

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

之前單線程程序效果這樣，當服務端也是“一發(fā)一收”狀態(tài)，客戶端“一發(fā)一收”，這沒有問題：

服務端增加一行使服務器連續(xù)發(fā)送重復信息，結(jié)果變成這樣，明顯出現(xiàn)錯誤，可以自行分析單線程與多消息的執(zhí)行情況：

客戶端界面實現(xiàn)多線程之后，解決問題！

最后

本篇詳細記錄實現(xiàn)java多線程通信，目標達到客戶端可以一次接收服務器發(fā)送的多條信息，避免阻塞。將客戶端接收信息功能獨立為一個線程來完成，進一步完善TCP的Socket網(wǎng)絡通信，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。

另外一個問題是什么呢？這里停留思考3秒！

……

就是：現(xiàn)在只能單用戶與服務器正常通信，如果多用戶情況下，比如開啟多個客戶端界面連接服務器，存在一個很大問題，服務器端只實現(xiàn)了單用戶功能，那么，馬上想到，舉一反三，使用本篇多線程技術應用到服務器端，是否能夠解決多用戶的功能呢？要解決這個問題，等待更新下一篇！

Java實現(xiàn)socket網(wǎng)絡編程系列文章：

基于UDP協(xié)議網(wǎng)絡Socket編程(java實現(xiàn)C/S通信案例)

基于TCP協(xié)議網(wǎng)絡socket編程(java實現(xiàn)C/S通信)

到此這篇關于Java多線程實現(xiàn)TCP網(wǎng)絡Socket編程(C/S通信)的文章就介紹到這了,更多相關Java多線程TCP網(wǎng)絡Socket內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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