Java网络编程精解――孙卫琴

在客户/服务器通信模式中，服务器端需要创建监听特定端口的ServerSocket，ServerSocket负责接收客户连接请求。本章首先介绍ServerSocket类的各个构造方法，以及成员方法的用法，接着介绍服务器如何用多线程来处理与多个客户的通信任务。本章提供线程池的一种实现方式。线程池包括一个工作队列和若干工作线程。服务器程序向工作队列中加入与客户通信的任务，工作线程不断从工作队列中取出任务并执行它。本章还介绍了java.util.concurrent包中的线程池类的用法，在服务器程序中可以直接使用它们。3.1构造ServerSocketServerSocket的构造方法有以下几种重载形式：lServerSocket()throwsIOExceptionlServerSocket(intport)throwsIOExceptionlServerSocket(intport,intbacklog)throwsIOExceptionlServerSocket(intport,intbacklog,InetAddressbindAddr)throwsIOException在以上构造方法中，参数port指定服务器要绑定的端口（服务器要监听的端口），参数backlog指定客户连接请求队列的长度，参数bindAddr指定服务器要绑定的IP地址。3.1.1绑定端口除了第一个不带参数的构造方法以外，其他构造方法都会使服务器与特定端口绑定，该端口由参数port指定。例如，以下代码创建了一个与80端口绑定的服务器：ServerSocketserverSocket=newServerSocket(80);如果运行时无法绑定到80端口，以上代码会抛出IOException，更确切地说，是抛出BindException，它是IOException的子类。BindException一般是由以下原因造成的：l端口已经被其他服务器进程占用；l在某些操作系统中，如果没有以超级用户的身份来运行服务器程序，那么操作系统不允许服务器绑定到1~1023之间的端口。如果把参数port设为0，表示由操作系统来为服务器分配一个任意可用的端口。由操作系统分配的端口也称为匿名端口。对于多数服务器，会使用明确的端口，而不会使用匿名端口，因为客户程序需要事先知道服务器的端口，才能方便地访问服务器。在某些场合，匿名端口有着特殊的用途，本章3.4节会对此作介绍。3.1.2设定客户连接请求队列的长度当服务器进程运行时，可能会同时监听到多个客户的连接请求。例如，每当一个客户进程执行以下代码：Socketsocket=newSocket();就意味着在远程端口上，监听到了一个客户的连接请求。管理客户连接请求的任务是由操作系统来完成的。操作系统把这些连接请求存储在一个先进先出的队列中。许多操作系统限定了队列的最大长度，一般为50。当队列中的连接请求达到了队列的最大容量时，服务器进程所在的主机会拒绝新的连接请求。只有当服务器进程通过ServerSocket的accept()方法从队列中取出连接请求，使队列腾出空位时，队列才能继续加入新的连接请求。对于客户进程，如果它发出的连接请求被加入到服务器的队列中，就意味着客户与服务器的连接建立成功，客户进程从Socket构造方法中正常返回。如果客户进程发出的连接请求被服务器拒绝，Socket构造方法就会抛出ConnectionException。ServerSocket构造方法的backlog参数用来显式设置连接请求队列的长度，它将覆盖操作系统限定的队列的最大长度。值得注意的是，在以下几种情况中，仍然会采用操作系统限定的队列的最大长度：lbacklog参数的值大于操作系统限定的队列的最大长度；lbacklog参数的值小于或等于0；l在ServerSocket构造方法中没有设置backlog参数。以下例程3-1的Client.java和例程3-2的Server.java用来演示服务器的连接请求队列的特性。例程3-1Client.javaimportjava.net.*;publicclassClient{publicstaticvoidmain(Stringargs[])throwsException{finalintlength=100;Stringhost=localhost;intport=8000;Socket[]sockets=newSocket[length];for(inti=0;ilength;i++){//试图建立100次连接sockets[i]=newSocket(host,port);System.out.println(第+(i+1)+次连接成功);}Thread.sleep(3000);for(inti=0;ilength;i++){sockets[i].close();//断开连接}}}例程3-2Server.javaimportjava.io.*;importjava.net.*;publicclassServer{privateintport=8000;privateServerSocketserverSocket;publicServer()throwsIOException{serverSocket=newServerSocket(port,3);//连接请求队列的长度为3System.out.println(服务器启动);}publicvoidservice(){while(true){Socketsocket=null;try{socket=serverSocket.accept();//从连接请求队列中取出一个连接System.out.println(Newconnectionaccepted+socket.getInetAddress()+:+socket.getPort());}catch(IOExceptione){e.printStackTrace();}finally{try{if(socket!=null)socket.close();}catch(IOExceptione){e.printStackTrace();}}}}publicstaticvoidmain(Stringargs[])throwsException{Serverserver=newServer();Thread.sleep(60000*10);//睡眠10分钟//server.service();}}Client试图与Server进行100次连接。在Server类中，把连接请求队列的长度设为3。这意味着当队列中有了3个连接请求时，如果Client再请求连接，就会被Server拒绝。下面按照以下步骤运行Server和Client程序。（1）把Server类的main()方法中的“server.service();”这行程序代码注释掉。这使得服务器与8000端口绑定后，永远不会执行serverSocket.accept()方法。这意味着队列中的连接请求永远不会被取出。先运行Server程序，然后再运行Client程序，Client程序的打印结果如下：第1次连接成功第2次连接成功第3次连接成功Exceptioninthreadmainjava.net.ConnectException:Connectionrefused:connectatjava.net.PlainSocketImpl.socketConnect(NativeMethod)atjava.net.PlainSocketImpl.doConnect(UnknownSource)atjava.net.PlainSocketImpl.connectToAddress(UnknownSource)atjava.net.PlainSocketImpl.connect(UnknownSource)atjava.net.SocksSocketImpl.connect(UnknownSource)atjava.net.Socket.connect(UnknownSource)atjava.net.Socket.connect(UnknownSource)atjava.net.Socket.init(UnknownSource)atjava.net.Socket.init(UnknownSource)atClient.main(Client.java:10)从以上打印结果可以看出，Client与Server在成功地建立了3个连接后，就无法再创建其余的连接了，因为服务器的队列已经满了。（2）把Server类的main()方法按如下方式修改：publicstaticvoidmain(Stringargs[])throwsException{Serverserver=newServer();//Thread.sleep(60000*10);//睡眠10分钟server.service();}作了以上修改，服务器与8000端口绑定后，就会在一个while循环中不断执行serverSocket.accept()方法，该方法从队列中取出连接请求，使得队列能及时腾出空位，以容纳新的连接请求。先运行Server程序，然后再运行Client程序，Client程序的打印结果如下：第1次连接成功第2次连接成功第3次连接成功…第100次连接成功从以上打印结果可以看出，此时Client能顺利与Server建立100次连接。3.1.3设定绑定的IP地址如果主机只有一个IP地址，那么默认情况下，服务器程序就与该IP地址绑定。ServerSocket的第4个构造方法ServerSocket(intport,intbacklog,InetAddressbindAddr)有一个bindAddr参数，它显式指定服务器要绑定的IP地址，该构造方法适用于具有多个IP地址的主机。假定一个主机有两个网卡，一个网卡用于连接到Internet，IP地址为222.67.5.94，还有一个网卡用于连接到本地局域网，IP地址为192.168.3.4。如果服务器仅仅被本地局域网中的客户访问，那么可以按如下方式创建ServerSocket：ServerSocketserverSocket=newServerSocket(8000,10,InetAddress.getByName(192.168.3.4));3.1.4默认构造方法的作用ServerSocket有一个不带参数的默认构造方法。通过该方法创建的ServerSocket不与任何端口绑定，接下来还需要通过bind()方法与特定端口绑定。这个默认构造方法的用途是，允许服务器在绑定到特定端口之前，先设置ServerSocket的一些选项。因为一旦服务器与特定端口绑定，有些选项就不能再改变了。在以下代码中，先把ServerSocket的SO_REUSEADDR选项设为true，然后再把它与8000端口绑定：ServerSocketserverSocket=newServerSocket();serverSocket.setReuseAddress(true);//设置ServerSocket的选项serverSocket.bind(newInetSocketAddress(8000));//与8000端口绑定如果把以上程序代码改为：ServerSocketserverSocket=newServerSocket(8000);serverSocket.setReuseAddress(true);//设置ServerSocket的选项那么serverSocket.setReuseAddress(true)方法就不起任何作用了，因为SO_REUSEADDR选项必须在服务器绑定端口之前设置才有效。3.2接收和关闭与客户的连接ServerSocket的accept()方法从连接请求队列