如何避免使用 Java ServerSocket 阻塞？

Question

我正在开发一个套接字侦听器，该侦听器必须在 2 个端口上侦听 2 种类型的数据（端口 80 和端口 81）。这些数据与对数据执行的操作类型非常相似，只是不同，因为它们到达 n 个不同的端口。我继续使用 Java 的 ServerSocket 类编写了一个实现，后来才意识到 ServerSocket 类的 accept() 方法是阻塞的，而我的实现负担不起。所以现在我正在考虑使用 Java NIO 实现相同的功能，但是在阅读了一些教程之后，我认为我比我开始的方式更困惑。如果这里有人可以指导我完成整个过程，那将是很棒的，即使它是伪代码或只是技术性的“下一步做什么”。 这是我打算实现的目标。

通过调用 2 个类似的线程，在 2 个端口上永远聆听。（非阻塞） 来自某个网​​络位置的远程设备连接、发送数据然后断开连接。

我认为，如果仅了解如何使用 NIO 设置服务器以在 localhost 上的端口（例如端口 80）上侦听，那么其余的都非常容易实现。

干杯

Answer 1

这里有一个开始使用 NIO 的小例子。

它是一个侦听端口 80 和 81 的服务器，并打印在标准输出上接收到的所有内容。收到以CLOSE开头的数据包后关闭连接；收到以QUIT 开头的数据包后，整个服务器关闭。缺少发送部分和错误处理可能会更好一些。 :-)

public static void main() throws IOException {
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    Selector selector = Selector.open();

    ServerSocketChannel server1 = ServerSocketChannel.open();
    server1.configureBlocking(false);
    server1.socket().bind(new InetSocketAddress(80));
    server1.register(selector, OP_ACCEPT);

    ServerSocketChannel server2 = ServerSocketChannel.open();
    server2.configureBlocking(false);
    server2.socket().bind(new InetSocketAddress(81));
    server2.register(selector, OP_ACCEPT);

    while (true) {
        selector.select();
        Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
        while (iter.hasNext()) {
            SocketChannel client;
            SelectionKey key = iter.next();
            iter.remove();

            switch (key.readyOps()) {
                case OP_ACCEPT:
                    client = ((ServerSocketChannel) key.channel()).accept();
                    client.configureBlocking(false);
                    client.register(selector, OP_READ);
                    break;
                case OP_READ:
                    client = (SocketChannel) key.channel();
                    buffer.clear();
                    if (client.read(buffer) != -1) {
                        buffer.flip();
                        String line = new String(buffer.array(), buffer.position(), buffer.remaining());
                        System.out.println(line);
                        if (line.startsWith("CLOSE")) {
                            client.close();
                        } else if (line.startsWith("QUIT")) {
                            for (SelectionKey k : selector.keys()) {
                                k.cancel();
                                k.channel().close();
                            }
                            selector.close();
                            return;
                        }
                    } else {
                        key.cancel();
                    }
                    break;
                default:
                    System.out.println("unhandled " + key.readyOps());
                    break;
            }
        }
    }
}

Obs：SelectionKey (OP_ACCEPT...) 的字段是静态导入的：

import static java.nio.channels.SelectionKey.*;

Answer 2

许多框架，例如Apache MINA 和Netty，已经基于Java NIO 实现，以促进非阻塞IO 编程。我强烈推荐他们让你的 NIO 编程成为一种乐趣，而不是一场噩梦。他们适合你的问题。

此外，尝试在传输消息大小和编码/解码（序列化/反序列化）性能方面使用有效的协议。 Google Protocol Buffers 是该领域的可靠解决方案。另请查看Kryo 和KryoNet。它们会很有帮助。

Answer 3

当您需要扩展到数千个同时连接时，就需要 NIO。

否则，我建议使用多个线程。对于每个端口（及其对应的ServerSocket），创建一个在循环中调用accept() 的线程。这些调用会阻塞，但没关系，因为其他线程正在运行，负责处理任何可用任务。

当接受新的Socket 时，创建另一个专用于该连接的线程。这取决于应用程序，但通常此线程将从套接字读取（阻塞操作），并执行请求的操作，将结果写回套接字。

此架构将在大多数桌面平台上扩展到数百个连接。并且编程模型相当简单，只要每个连接都是自包含的并且独立于其他连接（这避免了并发问题）。引入 NIO 将提供更大的可扩展性，但需要很多复杂性。