java多线程（2）---基于ExecutorService的socket通信线程池

了解线程池       

        socket通信，如果服务器端采用的实现方式是：一个客户端对应一个线程。那么，每个新线程都会消耗系统资源：创建一个线程会占用CPU周期，而且每个线程都会建立自己的数据结构（如，栈），也要消耗系统内存，另外，当一个线程阻塞时，JVM将保存其状态，选择另外一个线程运行，并在上下文转换（context switch）时恢复阻塞线程的状态。随着线程数的增加，线程将消耗越来越多的系统资源，这将最终导致系统花费更多的时间来处理上下文转换盒线程管理，更少的时间来对连接进行服务。在这种情况下，加入一个额外的线程实际上可能增加客户端总服务的时间。

       我们可以通过限制线程总数并重复使用线程来避免这个问题。

       我们让服务器在启动时创建一个由固定线程数量组成的线程池。当一个新的客户端连接请求传入服务器，它将交给线程池中的一个线程处理，它首先会尝试使用已有的线程，但如果有必要，它会创建一个新的线程来处理任务。该线程处理完这个客户端之后，又返回线程池，继续等待下一次请求。如果连接请求到达服务器时，线程池中所有的线程都已经被占用，它们则在一个队列中等待，直到有空闲的线程可用。

实现步骤 

      1、与一客户一线程服务器一样，线程池服务器首先创建一个ServerSocket实例。

      2、然后创建N个线程，每个线程反复循环，从（共享的）ServerSocket实例接收客户端连接。当多个线程同时调用一个ServerSocket实例的accept（）方法时，它们都将阻塞等待，直到一个新的连接成功建立，然后系统选择一个线程，为建立起的连接提供服务，其他线程则继续阻塞等待。

      3、线程在完成对一个客户端的服务后，继续等待其他的连接请求，而不终止。如果在一个客户端连接被创建时，没有线程在accept（）方法上阻塞（即所有的线程都在为其他连接服务），系统则将新的连接排列在一个队列中，直到下一次调用accept（）方法。

socket通信线程池案例实现：

     我们依然实现http://blog.csdn.net/ns_code/article/details/14105457这篇博客中的功能，客户端代码相同，服务器端代码在其基础上改为基于ExecutorService线程池的实现，如下：

目录结构：

1.服务端 

（1）业务逻辑代码：接收客户端消息，并返回给客户端

package socketPool;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintStream;
import java.net.Socket;

/**
 * 该类为多线程类，用于服务端
 */
public class ServerThread implements Runnable {

    private Socket client = null;
    public ServerThread(Socket client){
        this.client = client;
    }
    
    //处理通信细节的静态方法，这里主要是方便线程池服务器的调用
    public static void execute(Socket client){
        try{
            //获取Socket的输出流，用来向客户端发送数据 
            PrintStream out = new PrintStream(client.getOutputStream());
            //获取Socket的输入流，用来接收从客户端发送过来的数据
            BufferedReader buf = new BufferedReader( new InputStreamReader(client.getInputStream()));
            boolean flag = true;
            while( flag){
                //接收从客户端发送过来的数据 
                String str =  buf.readLine();
                if( str == null || "".equals( str)){
                    flag = false;
                } else{
                    if( "bye".equals( str)){
                        flag = false;
                    } else{
                        //将接收到的字符串前面加上echo，发送到对应的客户端 
                        out.println( "服务端返回:" + str);
                    }
                }
            }
            out.close();
            buf.close();
            client.close();
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        execute(client );
    }

}

（2）服务端线程池代码：

package socketPool;

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 该类通过Executor接口实现服务器
 */
public class ServerExecutor {

    public static void main(String[] args) throws IOException{
        //服务端在20006端口监听客户端请求的TCP连接
        ServerSocket server = new ServerSocket(20006);
        Socket client = null;
        //通过调用Executors类的静态方法，创建一个ExecutorService实例
        //ExecutorService接口是Executor接口的子接口  
        //Executor servicePool = Executors.newCachedThreadPool();  
        Executor servicePool = Executors.newFixedThreadPool(3);//容纳三个线程的线程池，每提交一个任务就创建一个线程，当达到最大长度，线程池的长度不再变化。
        boolean f = true;
        while(f){
            //等待客户端的连接
            client = server.accept();
            System. out.println( "与客户端连接成功！" );
            //调用execute()方法时，如果必要，会创建一个新的线程来处理任务，但它首先会尝试使用已有的线程，
            //如果一个线程空闲60秒以上，则将其移除线程池；
            //另外，任务是在Executor的内部排队，而不是在网络中排队
            servicePool.execute( new ServerThread( client));
        }
        server.close();
    }
}

       Java提供了大量的内置Executor接口实现，它们都可以简单方便地使用，ExecutorService接口继承于Executor接口，它提供了一个更高级的工具来关闭服务器，包括正常的关闭和突然的关闭。我们可以通过调用Executors类的各种静态工厂方法来获取ExecutorService实例，而后通过调用execute（）方法来为需要处理的任务分配线程，它首先会尝试使用已有的线程，但如果有必要，它会创建一个新的线程来处理任务，另外，如果一个线程空闲了60秒以上，则将其移出线程池，而且任务是在Executor的内部排队，而不像之前的服务器那样是在网络系统中排队，因此，这个策略几乎总是比前面两种方式实现的TCP服务器效率要高。

2.客户端：

package socketPool;

import java.io.BufferedReader; 
import java.io.IOException; 
import java.io.InputStreamReader; 
import java.io.PrintStream; 
import java.net.Socket; 
import java.net.SocketTimeoutException; 
 
public class Client1 { 
    public static void main(String[] args) throws IOException { 
        //客户端请求与本机在20006端口建立TCP连接  
        Socket client = new Socket( "127.0.0.1", 20006); 
        client.setSoTimeout(10000); 
        //获取键盘输入  
        BufferedReader input = new BufferedReader( new InputStreamReader(System.in )); 
        //获取Socket的输出流，用来发送数据到服务端   
        PrintStream out = new PrintStream(client.getOutputStream()); 
        //获取Socket的输入流，用来接收从服务端发送过来的数据   
        BufferedReader buf =  new BufferedReader( new InputStreamReader(client.getInputStream())); 
        boolean flag = true; 
        while(flag){ 
            System. out.print( "客户端，输入信息：" ); 
            String str = input.readLine(); 
            //发送数据到服务端   
            out.println( str); 
            if( "bye".equals( str)){ 
                flag = false; 
            } else{ 
                try{ 
                    //从服务器端接收数据有个时间限制（系统自设，也可以自己设置），超过了这个时间，便会抛出该异常 
                    String echo = buf.readLine(); 
                    System. out.println( echo); 
                } catch(SocketTimeoutException e){ 
                    System. out.println( "Time out, No response"); 
                } 
            } 
        } 
        input.close(); 
        if(client != null){ 
            //如果构造函数建立起了连接，则关闭套接字，如果没有建立起连接，自然不用关闭 
            client.close(); //只关闭socket，其关联的输入输出流也会被关闭 
        } 
    } 
}

执行结果：

参考：

http://blog.csdn.net/ns_code/article/details/14105457

http://blog.csdn.net/ns_code/article/details/14105457