Java的Socket API提供了一個很方便的對象接口進行網絡編程。本文用一個簡單的TCP Echo Server做例子，演示了如何使用Java完成一個網絡服務器。
用作例子的TCP Echo Server是按以下方式工作的：
當一個客戶端通過TCP連接到服務器后，客戶端可以通過這個連接發送數據到服務端，而服務端接收到數據后會把這些數據用同一個TCP連接發送回客戶端。服務端會一直保持這個連接直到客戶端關閉它為止。
因為服務器需要能同時處理多個客戶端，我們先選用一個常見的多線程服務模型：
讓一個Thread負責監聽服務端口，當有新的連接建立的時候，這個監聽的Thread會為這個連接創建一個新的Thread來處理它。這樣，服務器可以接受多個連接，并讓多個Thread來分別處理它們。
以下是相應的服務端程序：
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public class EchoServer implements Runnable {
public void run() {
try {
ServerSocket svr = new ServerSocket(7);
while (true) {
Socket sock = svr.accept();
new Thread(new EchoSession(sock)).start();
}
} catch (IOException ex) {
throw new ExceptionAdapter(ex);
}
}
} |
這段代碼先創建了一個ServerSocket的對象并讓其監聽在TCP端口7上，然后在一個循環中用accept()方法接收新的連接，并創建處理這一連接的Thread。實際處理每個客戶端連接的邏輯包含在EchoSession這個類里面。
在以上代碼中使用了ExceptionAdapter這個類，它的作用是把一個checked Exception包裝成RuntimeException。詳細的說明可以參考避免在Java中使用Checked Exception 一文。
以下是EchoSession的代碼：
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public class EchoSession implements Runnable {
public EchoSession(Socket s) {
_sock = s;
}
public void run() {
try {
try {
InputStream input = _sock.getInputStream();
OutputStream output = _sock.getOutputStream();
byte [] buf = new byte [128];
while (true) {
int count = input.read(buf);
if (count == -1)
break;
output.write(buf, 0 , count);
}
} finally {
_sock.close();
}
} catch (IOException ex) {
throw new ExceptionAdapter(ex);
}
}
protected Socket _sock = null;
} |
EchoSession接受一個Socket對象作為構造參數，在其run()方法中，它不停的從這個Socket對象的InputStream里面讀數據并寫回到該Socket的OutputStream中去，直到這個連接被客戶端關閉為止（InputStream的read方法返回-1）。
EchoSession需要一個線程來執行，這容易讓人聯想到用Thread來作為EchoSession的父類。不過，這樣做不夠靈活，開銷也比較大。而選擇讓EchoSession實現Runnable接口就靈活得多。在接下來的使用Thread Pool的Echo Server中可以看到這一點。
以上已經是一個完整的TCP Echo Server，不過隨著客戶不停的連接和斷開，這個服務器會不停的產生和消除線程，而這兩個都是比較‘昂貴’的操作。為了避免這種消耗，可以考慮采用Thread Pool的機制。
使用在一個簡單的Thread緩沖池的實現一文中Thread Pool的實現，可以對EchoServer作如下修改（EchoSession無需做修改）：
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public class EchoServer implements Runnable {
public void run() {
try {
ServerSocket svr = new ServerSocket(7);
// 初始化Thread Pool
SyncQueue queue = new SyncQueue(10);
for (int i = 0; i < 10; i ++) {
new Thread(new Worker(queue)).start();
}
while (true) {
Socket sock = svr.accept();
// 把任務放入Thread Pool
queue.put(new EchoSession(sock));
}
} catch (IOException ex) {
throw new ExceptionAdapter(ex);
}
}
} |
這里可以看出讓EchoSession實現Runnable接口的靈活性，無需修改它就可以在Thread Pool里使用。
在這個例子里使用的Thread Pool比較簡單，沒有動態調整Thread數量的功能，所以這個Echo Server最多只能同時服務10個客戶端。然而通過重載SyncQueue，我們可以很方便地加入這個功能以突破這個限制。
在對網絡服務器的性能以及并發度要求很高的時候，讓每個客戶端由一個專門的Thread來處理有可能不能滿足我們的要求（想象一下同時有數千個客戶端的情況）。這時可以考慮使用Java的NIO API來構建服務器架構，因為NIO中IO操作都是非阻塞的，我們只需要很少的Thread就可以充分地利用CPU來處理多個客戶端的請求。關于NIO的話題，在這篇文章就不再贅述，希望以后能有機會討論。 ：）