java多线程实现TCP网络Socket编程(C/S通信)
目录
开篇必知必会
一、多线程技术
二、实现多线程接收
1、单线程版本
2、多线程版本
三、多线程与进程的关系
四、客户端界面完整代码
五、多线程通信对比
最后
开篇必知必会
在前一篇《Java：基于TCP协议网络socket编程(实现C/S通信) 》，实际存在一个问题，如果服务器端在建立连接后发送多条信息给客户端，客户端是无法全部接收的，原因在于客户端为单线程，只接受了第一条信息，剩余信息阻塞等待下一次发送。所以，这造成了客户端无法处理消息队列，每次只接收并输出一条服务器信息，出现信息不同步问题。
本篇将解决这个问题，详细记录实现java多线程通信，目标是使客户端可以一次接收服务器发送的多条信息，避免阻塞。方法是将客户端接收信息功能独立为一个线程来完成，进一步完善TCP的Socket网络通信，C/S软件架构的程序设计！
Java实现socket网络编程系列文章：
一、多线程技术
首先，了解多线程技术。下图是程序调用的顺序执行（左：单线程）与线程调用的并行执行（右：多线程）
多线程程序则是右边并行执行的方法。
在上一篇的TCPClientFX.java程序中，发送信息是可以通过“发送”按钮来实现主动控制，但是接收信息是被动的，只能接收一条信息，对于输入流中有多少信息是不可控制的。为此，我们使用多线程技术，添加一个线程专门负责读取输入流中的信息。
在java中，主要有两种实现多线程的方法，一是使用Thread类，二是使用Runnable类并实现run()方法。下面我是用Thread类实现，匿名内部类使用了lambda的写法 ，显得更加简洁。
readThread = new Thread(()->{ //匿名内部类函数体 });
二、实现多线程接收
1、单线程版本
首先，跟之前的单线程通信对比一下，下面代码只能实现客户端接收服务器单条信息，如果服务器连续多条信息发送，则无法全部正确接收。连接成功后只能接收一条来自服务器信息。
//连接按钮 btConn.setOnAction(event -> { String ip=ipAddress.getText().trim(); String port=tfport.getText().trim(); try { //tcpClient是本程序定义的一个TCPClient类型的成员变量 tcpClient = new TCPClient(ip, port); //成功连接服务器，接受服务器发来的第一条欢迎信息 String firstMsg=tcpClient.receive(); taDisplay.appendText(firstMsg+"\n"); //连接服务器之后未结束服务前禁用再次连接 btConn.setDisable(true); //重新连接服务器时启用输入发送功能 tfSend.setDisable(false); btnSend.setDisable(false); }catch (Exception e){ taDisplay.appendText("服务器连接失败！"+e.getMessage()+"\n"); } });
同样，在发送按钮，每次也只能“发一条，收一条”，如下代码：
//发送按钮事件 btnSend.setOnAction(event -> { String msg=tfSend.getText(); tcpClient.send(msg);//向服务器发送一串字符 taDisplay.appendText("客户端发送："+msg+"\n"); String receiveMsg=tcpClient.receive();//从服务器接收一串字符 taDisplay.appendText(receiveMsg+"\n"); if (msg.equals("bye")){ btnSend.setDisable(true);//发送bye后禁用发送按钮 tfSend.setDisable(true);//禁用Enter发送信息输入区域 //结束服务后再次启用连接按钮 btConn.setDisable(false); } tfSend.clear(); });
2、多线程版本
根据前面分析，只需要将客户端接收的功能交给一个线程处理，就能够达到目的，不会因为接收语句阻塞使得主进程卡住。
所以，将线程放到连接按钮里面为好，在成功连接服务器之后，程序就启动线程，时机正好。代码修改如下：
//连接按钮 btConn.setOnAction(event -> { String ip=ipAddress.getText().trim(); String port=tfport.getText().trim(); try { //tcpClient是本程序定义的一个TCPClient类型的成员变量 tcpClient = new TCPClient(ip, port); //用于接收服务器信息的单独线程 readThread = new Thread(()->{ String receiveMsg=null;//从服务器接收一串字符 while ((receiveMsg=tcpClient.receive())!=null){ //lambda表达式不能直接访问外部非final类型局部变量，需要定义一个临时变量 //若将receiveMsg定义为类成员变量，则无需临时变量 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("对话已关闭！\n"); }); }); readThread.start(); //连接服务器之后未结束服务前禁用再次连接 btConn.setDisable(true); //重新连接服务器时启用输入发送功能 tfSend.setDisable(false); btnSend.setDisable(false); }catch (Exception e){ taDisplay.appendText("服务器连接失败！"+e.getMessage()+"\n"); } });
三、多线程与进程的关系
做到这里，已经完成多线程通信的功能。不过，在不断调试时候会发现，关闭窗体的时候，终端会出现Socket已关闭，输入输出流未正常关闭、线程异常等问题。如下错误：
java.net.SocketException: Socket closed
这是为何呢？原因就是多线程与程序的关系。
由于程序开启了多线程，这就存在有几个线程处理问题。那么，在我们手动关闭窗体的时候，有的线程处于等待状态，等待IO操作，并非在关闭的同时所有线程立即也关闭了，所以解决方法就是，设置一小段间隔时间保证所有线程已关闭。
在退出方法里面设定线程睡眠时间，保证退出按钮和关闭窗体不抛出此类异常。
private void exit() throws InterruptedException { if (tcpClient!=null){ tcpClient.send("bye"); readThread.sleep(1000);//多线程等待，关闭窗口时还有线程等待IO，设置1s间隔保证所有线程已关闭 tcpClient.close(); } System.exit(0); }
四、客户端界面完整代码
/* * 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("发送"); private TextField tfSend=new TextField();//输入信息区域 private TextArea taDisplay=new TextArea();//显示区域 private TextField ipAddress=new TextField();//填写ip地址 private TextField tfport=new TextField();//填写端口 private Button btConn=new Button("连接"); private TCPClient tcpClient; private Thread readThread; public static void main(String[] args) { launch(args); } @Override public void start(Stage primaryStage) { BorderPane mainPane=new BorderPane(); //连接服务器区域 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("信息显示区"),taDisplay,new Label("信息输入区"),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(); //连接按钮 btConn.setOnAction(event -> { String ip=ipAddress.getText().trim(); String port=tfport.getText().trim(); try { //tcpClient是本程序定义的一个TCPClient类型的成员变量 tcpClient = new TCPClient(ip, port); //用于接收服务器信息的单独线程 readThread = new Thread(()->{ String receiveMsg=null;//从服务器接收一串字符 while ((receiveMsg=tcpClient.receive())!=null){ //lambda表达式不能直接访问外部非final类型局部变量，需要定义一个临时变量 //若将receiveMsg定义为类成员变量，则无需临时变量 String msgTemp = receiveMsg; Platform.runLater(()->{ taDisplay.appendText(msgTemp+"\n"); }); } Platform.runLater(()->{ taDisplay.appendText("对话已关闭！\n"); }); }); readThread.start(); //连接服务器之后未结束服务前禁用再次连接 btConn.setDisable(true); //重新连接服务器时启用输入发送功能 tfSend.setDisable(false); btnSend.setDisable(false); }catch (Exception e){ taDisplay.appendText("服务器连接失败！"+e.getMessage()+"\n"); } }); // btConn.defaultButtonProperty(); //发送按钮事件 btnSend.setOnAction(event -> { String msg=tfSend.getText(); tcpClient.send(msg);//向服务器发送一串字符 taDisplay.appendText("客户端发送："+msg+"\n"); if (msg.equalsIgnoreCase("bye")){ btnSend.setDisable(true);//发送bye后禁用发送按钮 tfSend.setDisable(true);//禁用Enter发送信息输入区域 //结束服务后再次启用连接按钮 btConn.setDisable(false); } tfSend.clear(); }); //对输入区域绑定键盘事件 tfSend.setOnKeyPressed(new EventHandler<KeyEvent>() { @Override public void handle(KeyEvent event) { if(event.getCode()==KeyCode.ENTER){ String msg=tfSend.getText(); tcpClient.send(msg);//向服务器发送一串字符 taDisplay.appendText("客户端发送："+msg+"\n"); if (msg.equalsIgnoreCase("bye")){ tfSend.setDisable(true);//禁用Enter发送信息输入区域 btnSend.setDisable(true);//发送bye后禁用发送按钮 //结束服务后再次启用连接按钮 btConn.setDisable(false); } tfSend.clear(); } } }); btnExit.setOnAction(event -> { try { exit(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); //窗体关闭响应的事件,点击右上角的×关闭,客户端也关闭 primaryStage.setOnCloseRequest(event -> { try { exit(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); } private void exit() throws InterruptedException { if (tcpClient!=null){ tcpClient.send("bye"); readThread.sleep(1000);//多线程等待，关闭窗口时还有线程等待IO，设置1s间隔保证所有线程已关闭 tcpClient.close(); } System.exit(0); } }
服务端和客户端的程序可以沿用上一篇的内容，这里不再贴出代码，详见这篇：Java：基于TCP协议网络socket编程(实现C/S通信)
五、多线程通信对比
那到底可以看出有什么不同呢，现在来验证一下，我们修改一下服务端返回信息的代码，在增加一行使服务器连续发送重复信息。
pw.println("来自服务器消息："+msg);
pw.println("来自服务器,重复消息："+msg);
之前单线程程序效果这样，当服务端也是“一发一收”状态，客户端“一发一收”，这没有问题：
服务端增加一行使服务器连续发送重复信息，结果变成这样，明显出现错误
，可以自行分析单线程与多消息的执行情况：
客户端界面实现多线程之后，解决问题！
最后
本篇详细记录实现java多线程通信，目标达到客户端可以一次接收服务器发送的多条信息，避免阻塞。将客户端接收信息功能独立为一个线程来完成，进一步完善TCP的Socket网络通信，解决单线程存在的问题，也是上一篇博客留下来的一个问题。
另外一个问题是什么呢？这里停留思考3秒！
……
……
……
就是：现在只能单用户与服务器正常通信，如果多用户情况下，比如开启多个客户端界面连接服务器，存在一个很大问题，服务器端只实现了单用户功能，那么，马上想到，举一反三，使用本篇多线程技术应用到服务器端，是否能够解决多用户的功能呢？要解决这个问题，等待更新下一篇！
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Java实现socket网络编程系列文章：
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