Java Socket通信以及可能出现的问题解决

Posted 2020-10-10 摇头耶稣

Java中基于TCP协议实现网络通信的两个类：客户端的Socket和服务器端的ServerSocket。

Socket通信模型如图所示：

不管Socket通信的功能有多复杂，任何socket通信过程的基本结构都是一样的。其基本步骤为：

①分别在客户端和服务器端创建Socket和ServerSocket实例；服务器端通过.accept()方法等待请求并阻塞。请求收到后，建立连接Socket对象。

②通过getInputStream和getOutputStream方法分别在客户端和服务器端打开输入输出流

③利用IO流进行读写操作

④关闭所有的流资源和套接字资源。

其中，编程工作主要集中在第三步，其他的部分代码基本相同。所有步骤都可能抛出IO异常！

我在编写一个简单的socket程序时，使用的Socket通信出现了一个问题：我在客户端写入的数据，在服务器端无法输出。当我从客户端断开连接时，之前写入的所有数据立刻在服务器端输出出来了。经过反复的验证和求解，以下是我的结论和解决方法。希望有同样问题的小伙伴看完可以解决问题。

通过一端的Socket建立了PrintWriter类来写入数据，通过另一端的Socket建立了BufferedReader类来读取数据并输出。如果数据写入后没有被显示，可能的原因有两种：

一、写入的数据存储在缓冲区中，没有被写入IO流中：

如果不主动的干涉，写入的数据会一直堆在缓冲区中，直到缓冲区满了引发JVM自动刷新缓冲区。显然这不符合我们的需求。对于这种情况，PrintWriter类提供了flush()方法来强制刷新缓冲区，将缓冲区数据写入IO流中。另外，PrintWriter类的构造器有一个参数”boolean autoflush“，这个参数默认为false，如果设置为true，则会开启自动刷新缓冲区功能。但是请注意，这里的自动刷新是有触发条件的，那就是：PrintWriter类写入数据的方法必须是println、printf或者format方法时，才会触发自动刷新。如果是调用write()这类方法写入数据，是不会触发自动刷新的！总结起来，就是三点：autoflush参数设置，write和println方法的选择，flush方法的使用。对这三个进行组合，就能保证在Socket通信的某一端写入数据时，数据一定能成功地写入到IO流中！

二、读取数据使用了readLine()方法，该方法没有正常的结束：

请注意，BufferedReader类的readLine()方法是一个阻塞函数！也就是说，这个方法本身是读取一行数据，但是它自己识别不了什么叫做“一行”!当调用该方法读取完一段数据后，它会阻塞，而不会return它的读取数据。这就是为什么有的时候明明已经刷新了缓冲区正确的写入数据了，还是通过输入流读取数据并显示出来的原因。

对于readLine()方法，它解除阻塞、正确结束并返回读取的值，只有以下几种情况：

①读取的数据里含有回车符"\\r"或者换行符"\\n"或者回车换行符"\\r\\n"；

②读取的数据是在另一端通过println方法写入的，因为println方法自带换行符；

③BufferedReader类的缓冲区满了，那么JVM会自动刷新缓冲区从而释放“积攒”的数据（但是鉴于默认缓冲区大小为8192个字符，对于小数据量的通信，显然触发不了）；

④对于读取的数据，写入这些数据的流发生异常或者直接关闭，那么readLine()就会把它吃的数据全部吐出来。这就刚好解释了，为什么在我的程序中，断开客户端Socket连接，服务器端立刻输出所有客户端消息的原因。

综上，在Socket通信过程中，保证某一端输出流的缓冲被刷新，保证另一端的readLine方法能正常停止，即可解决写入的数据在另一端无法输出的问题。

以下是我修改后能成功运行的代码，分别是服务器端Socket和客户端Socket。

over！

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.OutputStreamWriter;
public class ShakingServer{
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        //创建服务器套接字实例，设置监听端口为2000
        ServerSocket server=new ServerSocket(2000);
        //开始监听客户端的请求，并阻塞
        Socket socket=server.accept();
        //请求收到后，自动建立连接。通过IO流进行数据传输
        System.out.println("连接建立成功");

        OutputStream os=socket.getOutputStream();
        PrintWriter pw=new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(os)),true);
        pw.write("欢迎访问摇头耶稣的世界！");
        pw.flush();
                //因为我关闭了输出流，所以另一端的readLine方法才正常结束了
        socket.shutdownOutput();

        InputStream is=socket.getInputStream();
        InputStreamReader isr=new InputStreamReader(is);
        BufferedReader br=new BufferedReader(isr);
        while(true) {
            String str=br.readLine();
            if(str.equals("quit")) {
                break;
            }
            System.out.println("Client said: "+str);
        }
        socket.shutdownInput();
        //socket.shutdownOutput();
        socket.close();
        server.close();
    }
}

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

public class ShakingClient{
    public static void main(String[] args) throws IOException{

        //创建客户端的套接字，设置连接的服务器的IP地址和端口号
        Socket socket=new Socket("169.254.132.203",2000);
        //输入流读取服务器发送的信息
        BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                //开启自动刷新缓冲区
        PrintWriter pw=new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())),true);            
                //从键盘读取数据
        BufferedReader ii=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        System.out.println(br.readLine());
               //因为开启了自动刷新，且调用的是println方法，所以可以不调用flush方法
        pw.println("请求进入摇头耶稣的世界");
        //pw.flush();
        while(true) {
            String str=ii.readLine();
                //使用了回车符来保证另一端的readLine方法正常结束
            pw.write(str+"\\r");
            pw.flush();
                //如果输入quit则退出聊天室
            if(str.equals("quit")) {
                break;
            }
        }
        socket.shutdownInput();
        socket.shutdownOutput();
        socket.close();
    }
}