基于JavaSocket多客戶端并發(fā)通信聊天程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

11引言Java是一種可以編寫跨平臺(tái)應(yīng)用軟件的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是Java語(yǔ)言取得成功的領(lǐng)域之一,它已經(jīng)成為現(xiàn)在Internet上最流行的一種編程語(yǔ)言。網(wǎng)絡(luò)編程的目的就是直接或間接地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與其它計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通訊需解決兩個(gè)主要問(wèn)題:一是如何準(zhǔn)確定位網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī);二是找到主機(jī)后如何可靠有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。Java語(yǔ)言作為網(wǎng)絡(luò)編程語(yǔ)言,提供了強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)編程接口。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的不同層次,Java提供的網(wǎng)絡(luò)功能有四大類:InetAddress、URL、Socket、Datagram。Socket是Internet使用的協(xié)議組TCP/IP的組合，實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)主機(jī)之間通過(guò)端口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。J包中提供Socket類,隱藏了Socket的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),不需要開(kāi)發(fā)者編寫接口程序,而可以快速的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的通信。[1]Socket的通信Socket通信機(jī)制在Java中,可以使用兩種Socket方式,即流式Socket和數(shù)據(jù)報(bào)式Socket。流式Socket提供了雙向的、有序的、無(wú)重復(fù)、可靠的的數(shù)據(jù)流服務(wù),采用的是一種TCP協(xié)議。數(shù)據(jù)報(bào)式Socket支持雙向的數(shù)據(jù)流,但不保證是可靠的、有序的、無(wú)重復(fù)的傳輸,采用的是UDP協(xié)議。[1]兩種Socket相比較而言,流式Socket具有較高的安全性,但有一定的額外開(kāi)銷。而數(shù)據(jù)報(bào)式Socket與之相反。筆者根據(jù)實(shí)際情況采用的是流式Socket方式?；赥CP協(xié)議的流式Socket實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的類有兩個(gè):在客戶端的Socket類和在服務(wù)器端的ServerSocket類。無(wú)論一個(gè)Socket通信程序的功能多么齊全,程序多么復(fù)雜,Socket基本結(jié)構(gòu)都是一樣的,都包括以下四個(gè)基本步驟:(1在客戶端和服務(wù)器端創(chuàng)建Socket和ServerSocket實(shí)例;(1(1啟動(dòng)服務(wù)器(2打開(kāi)連接到Socket的輸入/輸出流;(3利用輸入/輸出流,按照一定的協(xié)議對(duì)Socket進(jìn)行讀/寫操作;(4關(guān)閉輸入/輸出流和Socket。Socket通信機(jī)制框圖見(jiàn)圖1。Socket的多客戶端并發(fā)通信支持多個(gè)客戶端的Socket通信實(shí)現(xiàn)方法有多種:方法一,在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上一次啟動(dòng)多個(gè)服務(wù)器程序(端口號(hào)必須不同;方法二,將服務(wù)器程序?qū)懗啥嗑€程的,不同處理線程為不同的客戶服務(wù),主線程只負(fù)責(zé)循環(huán)等待,處理線程負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)連接,接收客戶輸入的信息。實(shí)現(xiàn)多個(gè)客戶與服務(wù)器并發(fā)通信,就像服務(wù)器與自己連接一樣,筆者認(rèn)為最好引入多線程機(jī)制。多線程正好是Java提供的一個(gè)重要機(jī)制,支持多個(gè)程序并發(fā)執(zhí)行。服務(wù)器端每當(dāng)建立一個(gè)新的Socket連接,主線程就啟動(dòng)一個(gè)新的線程,負(fù)責(zé)服務(wù)器與客戶端的通信;而主線程繼續(xù)等待下一個(gè)客戶端的連接。當(dāng)客戶端斷開(kāi)連接后,子線程釋放其占用的所有Socket資源[3]。多線程支持多客戶端的具體框圖見(jiàn)圖2。多客戶端聊天程序的設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要分為兩大部分:TCP服務(wù)器Server和客戶端Client。服務(wù)器端程序編寫服務(wù)器端等待用戶連接,如有用戶發(fā)送連接請(qǐng)求后,創(chuàng)建一個(gè)用戶實(shí)例,記錄客戶端的相關(guān)信息,維護(hù)與該用戶的連接。根據(jù)聊天的接收人信息,再將接收的數(shù)據(jù)傳輸給客戶端。當(dāng)用戶斷開(kāi)連接時(shí),關(guān)閉用戶實(shí)例,斷開(kāi)此用戶連接。[2]主要步驟如下:try{server=newServerSocket(port;//初始化服務(wù)器套接字while(true{socket=server.accept(;//等待客戶連接System.err.println(socket.getInetAddress(+"連接\n";〃得到客戶機(jī)地址Clientclient=newClient(socket;〃實(shí)例化一個(gè)客戶線程clients.addElement(client;〃增加客戶線程到向量中client.start(;//啟動(dòng)線程notifyChatRoom(;//監(jiān)視聊天室連接變化}}catch(Exceptionex{ex.printStackTrace(;//輸出出錯(cuò)信息}(2更新在線用戶for(inti=0;i{//elementAt方法返回在特定位置的元素，返回的元素為Object對(duì)象Clientc=(Clientclients.elementAt(i;newUser.append(":"+;〃客戶端姓名字符串，取得客戶端的名字}sendClients(newUser;//把取得的客戶端名字發(fā)送給每個(gè)客戶端(3多線程的實(shí)現(xiàn)聊天室的服務(wù)器采用多線程實(shí)現(xiàn),每當(dāng)一個(gè)新的用戶連接到服務(wù)器時(shí),就實(shí)例化一個(gè)新的線程來(lái)與該客戶端通信。Client類負(fù)責(zé)維護(hù)客戶端的相關(guān)信息,比如IP地址、聊天室中的用戶名、連接端口等,并實(shí)現(xiàn)了信息發(fā)送的send方法。主要代碼如下。//得到輸入流BufferedReaderreader=newBufferedReader(newInputStreamReader(s.getInputStream(;PrintStreamps=newPrintStream(s.getOutputStream(;//得到輸出流Stringinfo=reader.readLine(;//讀取接受到的信息ps.println(msg;//輸出信息ps.flush(;publicvoidrun({while(true{Stringline=null;try{line=reader.readLine(;//讀取數(shù)據(jù)流}catch(IOExceptionex{ex.printStackTrace(;//輸出錯(cuò)誤信息MyChatServer.disconnect(this;//斷開(kāi)連接MyChatServer.notifyChatRoom(;//更新信息return;}客戶端程序編寫提供良好的用戶界面,便于用戶連接、查看在線用戶、發(fā)送信息。當(dāng)與服務(wù)器建立連接后,發(fā)送聊天信息。同時(shí),檢測(cè)服務(wù)器端有無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送,接收數(shù)據(jù),更新顯示。(3(3監(jiān)聽(tīng)線程的實(shí)現(xiàn)(1界面設(shè)計(jì)(代碼略(2事件處理建立連接的事件處理代碼:try{if(socket==null{socket=newSocket(InetAddress.getLocalHost(,5656;//實(shí)例化一個(gè)套接字ps=newPrintStream(socket.getOutputStream(;〃獲取輸出流StringBufferinfo=newStringBuffer("INFO:";Stringuserinfo=jTextField1.getText(+":"+InetAddress.getLocalHost(.toString(;ps.println(info.append(userinfo;//輸出信息ps.flush(;listen=newListen(this,jTextField1.getText(,socket;//實(shí)例化監(jiān)聽(tīng)線程listen.start(;/啟動(dòng)線程}}catch(Exceptionex{}發(fā)送信息的代碼:if(socket!=null{StringBuffermsg=newStringBuffer("MSG:";Stringmsgtxt=newString(jTextField2.getText(;ps.println(msg.append(jTextField2.getText(;//發(fā)送信息ps.flush(;Listen類用于與服務(wù)器進(jìn)行通信,并維護(hù)一些連接信息。部分代碼如下。publicListen(MyChatClientp,Stringn,Sockets{publicvoidrun({Stringmsg=null;while(socket!=null{try{msg=reader.readLine(;〃讀取服務(wù)器端傳來(lái)信息}catch(IOExceptionex{client.disconnect(;//出錯(cuò)則斷開(kāi)連接}if(msg==null{/從服務(wù)器傳來(lái)的信息為空則斷開(kāi)此次連接client.listen=null;client.socket=null;client.list1.removeAll(;return} }}運(yùn)行