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Java网络编程从入门到精通(25):创建ServerSocket对象

2011-03-01

ServerSocket类的构造方法有四种重载形式,它们的定义如下: public ServerSocket() throws IOExceptionpublic ServerSocket(int port) throws IOExceptionpublic ServerSocket(int port, int backlog) throws IOExceptionpublic Server

ServerSocket类的构造方法有四种重载形式,它们的定义如下:

public ServerSocket() throws IOException
public ServerSocket(int port) throws IOException
public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException
public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr) throws IOException
在上面的构造方法中涉及到了三个参数:port、backlog和bindAddr。其中port是ServerSocket对象要绑定的端口,backlog是请求队列的长度,bindAddr是ServerSocket对象要绑定的IP地址。

一、通过构造方法绑定端口

通过构造方法绑定端口是创建ServerSocket对象最常用的方式。可以通过如下的构造方法来绑定端口:

public ServerSocket(int port) throws IOException
如果port参数所指定的端口已经被绑定,构造方法就会抛出IOException异常。但实际上抛出的异常是BindException。从图4.2的异常类继承关系图可以看出,所有和网络有关的异常都是IOException类的子类。因此,为了ServerSocket构造方法还可以抛出其他的异常,就使用了IOException。

如果port的值为0,系统就会随机选取一个端口号。但随机选取的端口意义不大,因为客户端在连接服务器时需要明确知道服务端程序的端口号。可以通过ServerSocket的toString方法输出和ServerSocket对象相关的信息。下面的代码输入了和ServerSocket对象相关的信息。

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(1320);
System.out.println(serverSocket);
运行结果:


ServerSocket[addr=0.0.0.0/0.0.0.0,port=0,localport=1320]
上面的输出结果中的addr是服务端绑定的IP地址,如果未绑定IP地址,这个值是0.0.0.0,在这种情况下,ServerSocket对象将监听服务端所有网络接口的所有IP地址。port永远是0。localport是ServerSocket绑定的端口,如果port值为0(不是输出结果的port,是ServerSocket构造方法的参数port),localport是一个随机选取的端口号。

在操作系统中规定1 ~ 1023为系统使用的端口号。端口号的最小值是1,最大值是65535。在Windows中用户编写的程序可以绑定端口号小于1024的端口,但在Linux/Unix下必须使用root登录才可以绑定小于1024的端口。在前面的文章中曾使用Socket类来判断本机打开了哪些端口,其实使用ServerSocket类也可以达到同样的目的。基本原理是用ServerSocket来绑定本机的端口,如果绑定某个端口时抛出BindException异常,就说明这个端口已经打开,反之则这个端口未打开。


package server;

import java.net.*;

public class ScanPort
{
public static void main(String[] args)
{
if (args.length == 0)
return;
int minPort = 0, maxPort = 0;
String ports[] = args[0].split("[-]");
minPort = Integer.parseInt(ports[0]);
maxPort = (ports.length > 1) ? Integer.parseInt(ports[1]) : minPort;
for (int port = minPort; port <= maxPort; port++)
try
{
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
serverSocket.close();
}
catch (Exception e)
{
System.err.println(e.getClass());
System.err.println("端口" + port + "已经打开!");
}
}
}


在上面的代码中输出了创建ServerSocket对象时抛出的异常类的信息。ScanPort通过命令行参数将待扫描的端口号范围传入程序,参数格式为:minPort-maxPort,如果只输入一个端口号,ScanPort程序只扫描这个端口号。

测试

java server.ScanPort 1-1023 运行结果
class java.net.BindException
端口80已经打开!
class java.net.BindException
端口135已经打开!
二、设置请求队列的长度

在编写服务端程序时,一般会通过多线程来同时处理多个客户端请求。也就是说,使用一个线程来接收客户端请求,当接到一个请求后(得到一个Socket对象),会创建一个新线程,将这个客户端请求交给这个新线程处理。而那个接收客户端请求的线程则继续接收客户端请求,这个过程的实现代码如下:


ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(1234); // 绑定端口
// 处理其他任务的代码
while(true)
{
Socket socket = serverSocket.accept(); // 等待接收客户端请求
// 处理其他任务的代码
new ThreadClass(socket).start(); // 创建并运行处理客户端请求的线程
}
上面代码中的ThreadClass类是Thread类的子类,这个类的构造方法有一个Socket类型的参数,可以通过构造方法将Socket对象传入ThreadClass对象,并在ThreadClass对象的run方法中处理客户端请求。这段代码从表面上看好象是天衣无缝,无论有多少客户端请求,只要服务器的配置足够高,就都可以处理。但仔细思考上面的代码,我们可能会发现一些问题。如果在第2行和第6行有足够复杂的代码,执行时间也比较长,这就意味着服务端程序无法及时响应客户端的请求。

假设第2行和第6行的代码是Thread.sleep(3000),这将使程序延迟3秒。那么在这3秒内,程序不会执行accept方法,因此,这段程序只是将端口绑定到了1234上,并未开始接收客户端请求。如果在这时一个客户端向端口1234发来了一个请求,从理论上讲,客户端应该出现拒绝连接错误,但客户端却显示连接成功。究其原因,就是这节要讨论的请求队列在起作用。

在使用ServerSocket对象绑定一个端口后,操作系统就会为这个端口分配一个先进先出的队列(这个队列长度的默认值一般是50),这个队列用于保存未处理的客户端请求,因此叫请求队列。而ServerSocket类的accept方法负责从这个队列中读取未处理的客户端请求。如果请求队列为空,accept则处于阻塞状态。每当客户端向服务端发来一个请求,服务端会首先将这个客户端请求保存在请求队列中,然后accept再从请求队列中读取。这也可以很好地解释为什么上面的代码在还未执行到accept方法时,仍然可以接收一定数量的客户端请求。如果请求队列中的客户端请求数达到请求队列的最大容量时,服务端将无法再接收客户端请求。如果这时客户端再向服务端发请求,客户端将会抛出一个SocketException异常。

ServerSocket类有两个构造方法可以使用backlog参数重新设置请求队列的长度。在以下几种情况,仍然会采用操作系统限定的请求队列的最大长度:

backlog的值小于等于0。
backlog的值大于操作系统限定的请求队列的最大长度。
在ServerSocket构造方法中未设置backlog参数。
下面积代码演示了请求队列的一些特性,请求队列长度通过命令行参数传入SetRequestQueue。


package server;

import java.net.*;

class TestRequestQueue
{
public static void main(String[] args) throws Exception
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
Socket socket = new Socket("localhost", 1234);
socket.getOutputStream().write(1);
System.out.println("已经成功创建第" + String.valueOf(i + 1) + "个客户端连接!");
}
}
}
public class SetRequestQueue
{
public static void main(String[] args) throws Exception
{
if (args.length == 0)
return;
int queueLength = Integer.parseInt(args[0]);
ServerSocket serverSocket = new S

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