Java多线程实现TCP网络Socket编程(C/S通信)

开篇必知必会

在前一篇《基于TCP协议网络socket编程(java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：

基于UDP协议网络Socket编程(java实现C/S通信案例)

基于TCP协议网络socket编程(java实现C/S通信)

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：基于TCP协议网络socket编程(java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！

Java实现socket网络编程系列文章：

基于UDP协议网络Socket编程(java实现C/S通信案例)

基于TCP协议网络socket编程(java实现C/S通信)

到此这篇关于Java多线程实现TCP网络Socket编程(C/S通信)的文章就介绍到这了,更多相关Java多线程TCP网络Socket内容请搜索自学编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持自学编程网！

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