使用Java怎么建立一個穩定的多線程服務器

本篇文章為大家展示了使用Java怎么建立一個穩定的多線程服務器，內容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。

消息系統的建立

這套服務器的消息系統采用的是對象傳輸的機制，而不是以前常常使用的字符串傳輸。采用對象傳輸的好處是擴展方便，如需要建立一個新的消息只需要從一個統一的基類繼承下來，然后再寫自己實現的方法就行了。這樣也符合面向對象領域里一條重要的原則： OCP(open_closed Principle)，即一個好的設計應該能夠容納新的功能的增加，但是增加的方式不是修改原有的類，而是添加新的類。

首先建立一個基類：Msg，該抽象類中有兩個域sender和receiver分別紀錄消息的發送者和接收者。這兩個域是在構造消息類時就填寫的，receiver域可以為空，空表示發給誰都可以，由轉發服務器來決定。該類的方法包括取得這兩個域的值和消息的處理函數。消息的處理函數process()是空函數，供繼承者重載。

建立了這個抽象基類后，你就可以繼承它完成你自己的類。舉個例子，假如我要建立一個分組協同工作的繪圖系統，而且支持組員之間的對話，那么我可以建立如下的類集合：

SendTextMsg(String sender,String receiver,String info)//向指定的人發送對話。
AddLineMsg(String sender,Point a,Point b)//在指定的點之間繪制一條直線
AddRectangle(String sender,point start,Point end)//建立指定的矩形
AddRotundaMsg(String sender,Point center,int radius)//建立指定的圓
RemoveObjectMsg(String sender,int ID)//刪除指定編號的圖形對象
……

以此類推，可以建立很多的消息類。在每個類的內部都由一個處理該類的方法process()，填寫該方法就可以實現對消息類的處理，而服務器只負責完成消息的轉發功能。這樣，一套消息系統就建立了。

服務器的結構

如果要服務器實現同時為每個客戶端服務，就要使用多線程，建立一個線程池，當有客戶端連接時就在池中開辟一個線程為它服務。同樣，要避免大量消息到達時處理不過來而導致丟失的情況，就要使用消息隊列。這個服務器是分層的處理的。

類關系圖如下所示：

服務器的工作過程是這樣的，建立了一個Server類作為主類，它含有程序的入口函數main()。在構造函數中初始化一個數組存放ClientSingle類，它其實就是單獨處理一個連接用戶的類。然后啟動一個線程PORTListenThread，該線程的作用就是監聽端口上有沒有人登陸，當有人連接時交給Server的addClient()處理。Server的addClient()方法會在剛才那個數組中建立一個ClientSingle對象，然后把剩下的事都交給它做。

端口監聽線程類PORTListenThread

該線程類在run()函數的開始部分首先要檢查serverScoket是否為空，保證循環開始時不要出錯。然后進入一個死循環的監聽：

 while(true) { //死循環監
try{Socket clientSocket=null;
clientSocket=serverSocket.accept();
server.addClient(clientSocket);//轉交Server處理
}
catch (IOException e){System.out.println("監聽端口時出錯"+e);}//顯示錯誤
}

單個客戶端在連接池中的映像類ClientSingle

每一個客戶端連接到服務器后，服務器會自動在連接池中建立該客戶端的一個映像，所有的操作都交給這個映像去具體執行，所以ClientSingle中一定要包含客戶端的一些基本的信息。比如客戶端的名稱、登陸時間等等。在該類中有兩個消息隊列sendQueue(發送隊列)和receiveQueue(接收隊列)緩存消息。

ClientSingle類是繼承自Thread的，它還是一個調用者。在初始化的時候啟動兩個子線程類SingleSender和SingleListener運行。SingleSender負責監聽指令發送隊列中有沒有指令，有則發送;SingleListener負責監聽有沒有消息到達，有則把這些消息加入到接收隊列中去，由ClientSingle處理。所以ClientSingle的主要任務就是對這兩個隊列的處理。這兩個隊列可以用Vector實現，非常地簡單。

 //-------將消息加入發送隊列中------------
synchronized void send(Object o)
{ sendQueue.add(o);
}

為了穩定控制子線程的運行，并不鼓勵在run()方法的死循環標志都用true，而是使用了一個布爾型的變量finish。外部可以通過把這個標志置為假而停止線程的運行。

發送子線程類啟動后執行run()中的循環(以finish為結束標志)，在該循環內首先判斷ClientSingle中的發送隊列是否為空，為空時睡眠一定的時間再重新判斷，這也是一個while循環。不為空則開始處理隊列中的消息，把它取出后放入輸出流中發送。

  public void run(){
while (!father.finish){ //循環監聽
while(father.v.isEmpty()){ //當發送隊列為空的時候線程睡眠500毫秒
try{Thread.sleep(500);}
catch(InterruptedException e){System.out.println(e);}
}
if (!father.v.isEmpty()){  //發送隊列不為空時
try{
Object a=father.v.firstElement();//取出隊列中的***個消息
father.v.removeElementAt(0);//從隊列中刪除
oos.writeObject(a);//發送該消息
oos.flush();
}catch(IOException e){
displayMessage(" 傳輸失敗 !");
father.finish=false;
}
}
}
}

接收子線程SingleListener類和發送子線程是類似的，它們的run()方法都差不多。不同的是接收子線程把收到的消息加入到ClientSingle的接收隊列中去，由它處理。

ClientSingle類的run()方法就在循環地讀取接收隊列receiveQueue中的內容，為空時等待;不為空時依次取出處理和轉發。處理消息的函數是processMsg()，它只是執行消息類自己的process()方法罷了。在處理完后，會調用Server類的方法進行各種類型的轉發。

分組轉發的實現類Group

為了實現對客戶端分組，我建立了Group類。在這個類中有一個列表存放已經存在于連接池中的那些ClientSingle類的引址。只要遍歷整個列表就能訪問所有組中的成員。這個列表可以用Vector實現，也可以用哈希表，我推薦后者，主要是為了能夠按名字存取。

組對象本身也是可以存在Server類的組列表中的。

分組功能對多人的協同系統來說是非常重要的，特別是分組對某一個共享空間操作的時候。就以上面的協同繪圖系統為例，如果10個人里有三個人要另起爐灶，那么他們三個的畫板就不能讓其他人看到，這就必須有"組"個劃分。

主服務器類Server

Server類是最核心的類，它在這個框架中起到調度全局的作用，上面介紹的那些類都由它來統一的構造和調用。

Server類的域包括一個定長的數組存放ClientSingle實例，它就是連接池的實現。還要有一個哈希表存放Group實例。Server類的方法都是對這兩個類的操作。

建立ClientSingle數組的目的是保證服務器的穩定性。其實，你也可以選擇不建立它，只是動態地構造對象，但是那樣不好管理連接的用戶，而且由于各種操作系統對進程的處理不同，動態建立服務線程會很不穩定。所以我先建立一個數組作為這些對象的容器，在開始時就估計好連接者的***數量。Server類的addClient()函數：

void addClient(Socket socket){
int c=0;
try{while (sch[c]!=null) c++;}//搜索數組中的空余空間
catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
try{ socket.close();}//出現異常關閉槽連接
catch(IOException ee){ System.out.println("數組溢出");}
return;
}
sch[c]=new ClientSingle(c,socket,father,this);//在搜索到的位置建立ClientSingle對象
}

erver類中轉發的方法有：sendToAll()、sendToOne()、sendToGroup()等等。這些方法都是對線程池中的方法的操作，比較簡單，不外乎都是找到線程池中的某個ClientSingle對象，然后調用它的send()方法罷了。

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