JAVA網絡編程Socket常見問題 【長連接專題】

 

一. 網絡程序運行過程中的常見異常及處理


第1個異常是 java.net.BindException:Address already in use: JVM_Bind。

該異常發生在服務器端進行new ServerSocket(port)(port是一個0,65536的整型值)操作時。異常的原因是以爲與port一樣的一個端口已經被啓動,並進行監聽。此時用netstat –an命令,可以看到一個Listending狀態的端口。只需要找一個沒有被佔用的端口就能解決這個問題。


第2個異常是java.net.ConnectException: Connection refused: connect。

該異常發生在客戶端進行 new Socket(ip, port)操作時,該異常發生的原因是或者具有ip地址的機器不能找到(也就是說從當前機器不存在到指定ip路由),或者是該ip存在,但找不到指定的端口進行監聽。出現該問題,首先檢查客戶端的ip和port是否寫錯了,如果正確則從客戶端ping一下服務器看是否能ping通,如果能ping通(服務服務器端把ping禁掉則需要另外的辦法),則看在服務器端的監聽指定端口的程序是否啓動,這個肯定能解決這個問題。


第3個異常是java.net.SocketException: Socket is closed,

該異常在客戶端和服務器均可能發生。異常的原因是己方主動關閉了連接後(調用了Socket的close方法)再對網絡連接進行讀寫操作。


第4個異常是java.net.SocketException: (Connection reset或者Connect reset by peer:Socket write error)。

該異常在客戶端和服務器端均有可能發生,引起該異常的原因有兩個,第一個就是如果一端的Socket被關閉(或主動關閉或者因爲異常退出而引起的關閉),另一端仍發送數據,發送的第一個數據包引發該異常(Connect reset by peer)。另一個是一端退出,但退出時並未關閉該連接,另一端如果在從連接中讀數據則拋出該異常(Connection reset)。簡單的說就是在連接斷開後的讀和寫操作引起的。


第5個異常是java.net.SocketException: Broken pipe。

該異常在客戶端和服務器均有可能發生。在第4個異常的第一種情況中(也就是拋出 SocketExcepton:Connect reset by peer:Socket write error後),如果再繼續寫數據則拋出該異常。前兩個異常的解決方法是首先確保程序退出前關閉所有的網絡連接,其次是要檢測對方的關閉連接操作,發現對方關閉連接後自己也要關閉該連接。


二.編寫網絡程序時需要注意的問題 
第1個問題是要正確區分長、短連接。所謂的長連接是一經建立就永久保持。短連接就是在以下場景下,準備數據—>建立連接— >發送數據—>關閉連接。很多的程序員寫了多年的網絡程序,居然不知道什麼是長連接,什麼是短連接。


第2個問題是對長連接的維護。所謂的維護包括兩個方面,首先是檢測對方的主動斷連(既調用 Socket的close方法),其次是檢測對方的宕機、異常退出及網絡不通。這是一個健壯的通信程序必須具備的。檢測對方的主動斷連很簡單,主要一方主動斷連,另一方如果在進行讀操作,則此時的返回值只-1,一旦檢測到對方斷連,則應該主動關閉己方的連接(調用Socket的close方法)。而檢測對方的宕機、異常退出及網絡不通常用方法是用“心跳”,也就是雙方週期性的發送數據給對方,同時也從對方接收“心跳”,如果連續幾個週期都沒有收到對方心跳,則可以判斷對方或者宕機或者異常推出或者網絡不通,此時也需要主動關閉己方連接,如果是客戶端可在延遲一定時間後重新發起連接。雖然Socket有一個keep alive選項來維護連接,如果用該選項,一般需要兩個小時才能發現對方的宕機、異常退出及網絡不通。 

第3個問題是處理效率問題。不管是客戶端還是服務器,如果是長連接一個程序至少需要兩個線程,一個用於接收數據,一個用於發送心跳,寫數據不需要專門的線程,當然另外還需要一類線程(俗稱Worker線程)用於進行消息的處理,也就是說接收線程僅僅負責接收數據,然後再分發給Worker進行數據的處理。如果是短連接,則不需要發送心跳的線程,如果是服務器還需要一個專門的線程負責進行連接請求的監聽。這些是一個通信程序的整體要求,具體怎麼設計你的程序,就看你自己的設計水平了。

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3 長連接和短連接的問題.華爲的卻在說明文件裏面提了一句長連接,其他的細節問題,比如長連接的保持,長連接的出錯問題,都沒有提到,開發的時候按短連接處理了.後來經過幾翻周折,找到華爲的技術人員.直接交流,問清了一些技術細節的問題,去除了一些疑惑,然後改代碼. 
4 和zxccss的交互.因爲開始短連接的話,不用考慮到線程的同步問題.現在做長連接,如果多個線程訪問同一個 socket,這個全局的socket就需要進行資源保護,因爲算法庫是由zxccss的線程調用的,他的線程的運行機制我也不熟悉,發了郵件給 zxccss以前的作者李偉華,在深圳的李偉華雖然現在不做這個東西了,但是他很熱情的幫我聯繫到了現在負責這個東西的同事,這裏對他贊一個.後來問清了 zxccss的線程機制 ,用信號量的方法對全局長連接socket進行保護.修改代碼. 
5 和華爲的交流問題,我不知道華爲的態度是什麼,反正感覺是他們對這個項目不是很重視,投入的人力精力都不夠,還好在各位同事的幫忙督促下,他們也在一點一點的做東西,其實中興華爲人家外面的人和稱"中華爲興",如果這個東西他們合作一些,至少可以在一半的時間內做好。我們做底層開發的還能做什麼?不過是把手頭的工作做好罷了. 
6 這周和用服的三個同事同吃同住同勞動,感覺到這這邊的辛苦,沒有一天是2點前歲的,早上9點過又去了.通過和他們交流,我越來越感覺到個東西.大家都覺得現在的版本管理啊,項目升級啊有諸多的問題.我沒有接觸,感覺不深,但是這次這個zxcomsvr搞的我是很是鬱悶的.從開發的角度來說,除了平時大家負責一點,多想想自己的代碼,少出點bug外,我們這邊能不能建立一個bug數據庫這樣類似的東西,把開發,現場的bug想辦法放到數據庫中,以後遇到了,好去重現,或去修改,或者大家把自己遇到的問題,解決方法都放到裏面去,做個有效的搜索機制供別人使用,這自己雖然花的時間多了一點點,但是能爲後來的人節省很多的時間,這是我的一點不成熟的想法,只有個大概的概念。不過這種東西如果推廣,應該可以受到大家,特別是前方用服的歡迎的。 


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Socket 通信(發送&接收)

最近工作需要,做了一點Socket通訊的東西,積累一點經驗,與大家共分享
其中通過短連接方式接收Socket返回消息,死循環,分別判斷接收和超時,來確定連接連接狀況
通過字節流的形式獲取socket返回消息,主要是因爲通過readline的方式,在我們系統通訊中存在異常。
具體客戶端代碼如下:

import java.net.*;
import java.io.*;
import org.apache.log4j.Logger;
public class SocketClient {
    static Logger log = Logger.getLogger(SocketClient.class.getName());   //日誌記錄信息
    private String hostName;
    private int portNum;
    private int delaySecond;    // 發文接收返回報文延時
    public SocketClient() {
        this.hostName = "192.168.0.1";
        this.portNum = 7000;
        this.delaySecond = 50000;
        pFileOp = null;
    }
    private Socket getSocket() {
        Socket socket = null;
        try {
            socket = new Socket(hostName, portNum);
        } catch (UnknownHostException e) {
            System.out.println("-->未知的主機名:" + hostName + "    異常");
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("-hostName=" + hostName + "   portNum="
                    + portNum + "---->IO異常錯誤" + e.getMessage());
        }
        return socket;
    }
    public String sendMessage(String strMessage) {
        String str = "";
        String serverString = "";
        Socket socket;
        try {
            socket = getSocket();
            // socket.setKeepAlive(true);
            if (socket == null) { // 未能得到指定的Socket對象,Socket通訊爲空
                return "0001";
            }
            PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
            //log.info("---->發送報文="+strMessage);
            out.println(strMessage);
            out.flush();
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(
                    socket.getInputStream()));
            long sendTime = System.currentTimeMillis();
            long receiveTime = System.currentTimeMillis();
            boolean received = false; // 成功接收報文
            boolean delayTooLong = false;
            serverString = null;
            while (!received && !delayTooLong) {
                if (socket.getInputStream().available() > 0) {
                    // serverString = in.readLine();
                    char tagChar[];
                    tagChar = new char[1024];
                    int len;
                    String temp;
                    String rev = "";
                    if ((len = in.read(tagChar)) != -1) {
                        temp = new String(tagChar, 0, len);
                        rev += temp;
                        temp = null;
                    }
                    serverString = rev;
                }
                receiveTime = System.currentTimeMillis();
                if (serverString != null)
                    received = true;                                        // 字符串不爲空,接收成功
                if ((receiveTime - sendTime) > delaySecond)
                    delayTooLong = true;                                    // 接收等待時間過長,超時
            }
            in.close();
            out.close();
            str=serverString;
            if (delayTooLong) str="2190";                                   //超時標誌爲真,返回超時碼
            if (!received) str ="2190";
            socket.close();
        } catch (UnknownHostException e) {
            log.error("---->出現未知主機錯誤! 主機信息=" + this.hostName + "   端口號="
                    + this.portNum + "  出錯信息=" + e.getMessage());
            str = "2191";
            // System.exit(1);
        } catch (IOException e) {
            log.error("---->出現IO異常! 主機信息=" + this.hostName + "   端口號="
                    + this.portNum + "  出錯信息=" + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
            str = "2191";
        } catch (Exception e) {
            str="2177";
            log.error("---->出現未知異常" + e.getMessage());
        } finally {
            socket = null;
            str.trim();
            //log.info("--->返回的socket通訊字符串="+str);
            return str;
        }
    }
   
}


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Socket客戶端與服務器建立連接A,連接B  
A,B 連接得到服務器確認後  
A承擔工作,發送接受命令與服務端通訊,同時每隔6秒發送心跳包到服務端  
B承擔工作,接受服務端返回心跳包,30秒接受不到心跳包,判斷出連接斷開 
網上很多寫自定義心跳實現長連接,卻沒有Java方面客戶端的代碼實現
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