Java网络处理模型-阻塞I/O+线程池

作者：聂勇 欢迎转载，请保留作者信息并说明文章来源！

• 代码示例
  • ThreadPoolEchoServer源代码
  • Worker源代码
• 验证

阻塞I/O+线程池网络模型是阻塞I/O+多线程网络模型的改进版，人们意识到每次有新连接创建和销毁线程的代价太大，就用线程池来解决这个问题：每次接收到新连接后从池中取一个空闲线程进行处理，处理完成后再放回池中，重用线程避免了频率地创建和销毁线程带来的开销。

和”阻塞I/O+多线程”相比，在大量短连接的场景中性能会有提升，因为不用每次都创建和销毁线程，而是重用连接池中的线程。但在大量长连接的场景中，因为线程被连接长期占用，不需要频繁地创建和销毁线程，因而没有什么优势。

代码示例

ThreadPoolEchoServer源代码

package cn.aofeng.demo.io;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;

/**
 * 线程池网络echo服务。每接收到一个新连接都由线程池中的空闲线程处理，连接关闭后释放线程（不会销毁线程，仍在线程池中）。
 * 
 * @author <a href="mailto:aofengblog@163.com">NieYong</a>
 */
public class ThreadPoolEchoServer {

    private final static Logger logger = Logger.getLogger(MultiThreadEchoServer.class.getName());
    
    /**
     * @param args [0]-监听端口
     */
    public static void main(String[] args) {
        if (args.length != 1) {
            System.err.println("无效的参数。使用示例：");
            System.err.println("    java cn.aofeng.demo.io.ThreadPoolEchoServer 9090");
            System.exit(-1);
        }
        
        int port = Integer.parseInt(args[0]);
        ExecutorService threadpool = Executors.newFixedThreadPool(5);
        ServerSocket serverSocket = null;
        try {
            serverSocket = new ServerSocket();
            serverSocket.bind(new InetSocketAddress(port));
            if (logger.isLoggable(Level.INFO)) {
                logger.info("线程池网络echo服务启动完毕，监听端口：" +port);
            }
            while (true) {
                // 接收新的客户端连接
                Socket socket = serverSocket.accept();
                if (logger.isLoggable(Level.INFO)) {
                    logger.info("收到一个新的连接，客户端IP："+socket.getInetAddress().getHostAddress()+"，客户端Port："+socket.getPort());
                }
                
                // 将Socket连接交给线程池处理
                threadpool.submit(new Worker(socket));
            }
        } catch (IOException e) {
            logger.log(Level.SEVERE, "处理网络连接出错", e);
        }
    }

}

Worker源代码

package cn.aofeng.demo.io;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.Closeable;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;

/**
 * 处理客户端Socket连接的工作线程。
 * 
 * @author NieYong <aofengblog@163.com>
 */
public class Worker implements Runnable {

    private final static Logger logger = Logger.getLogger(MultiThreadEchoServer.class.getName());
    
    // 字符集编码
    private final static String CHAR_SET = "utf8"; 
    
    // 行结束符
    private final static String CRLF = "\r\n";
    
    private Socket socket = null;
    
    public Worker(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }
    
    public void setSocket(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }
    
    public void close(Closeable c) {
        if (null != c) {
            try {
                c.close();
            } catch (IOException e) {
                // ingore
            }
        }
    }
    
    @Override
    public void run() {
        if (null == socket || socket.isClosed()) {
            logger.warning("无效的Socket连接：" + socket);
            return;
        }
        
        String lineEnd = CRLF;
        try {
            BufferedReader reader = new BufferedReader(
                    new InputStreamReader(
                            socket.getInputStream()));
            OutputStream outs = socket.getOutputStream(); 
            String line = null;
            while ( null != (line = reader.readLine()) ) {
                // 客户端退出
                if ("quit".equalsIgnoreCase(line) || "exit".equalsIgnoreCase(line)) {
                    break;
                }
                
                outs.write(line.getBytes(CHAR_SET));
                outs.write(lineEnd.getBytes(CHAR_SET));
            }
            close(reader);
            close(outs);
        } catch (IOException e) {
            logger.log(Level.SEVERE, "读取网络连接数据出错", e);
        }
    }
    
}

验证

1、启动服务。

java cn.aofeng.demo.io.ThreadPoolEchoServer 9090

执行上面的命令，启动服务，输出信息：

2013-10-24 21:06:43 cn.aofeng.demo.io.ThreadPoolEchoServer main
信息: 线程池网络echo服务启动完毕，监听端口：9090

2、打开三个终端窗口，执行命令：

telnet 192.168.56.102 9090

服务输出如下信息：

2013-10-24 21:11:05 cn.aofeng.demo.io.ThreadPoolEchoServer main
信息: 收到一个新的连接，客户端IP：192.168.56.101，客户端Port：1167
2013-10-24 21:11:10 cn.aofeng.demo.io.ThreadPoolEchoServer main
信息: 收到一个新的连接，客户端IP：192.168.56.101，客户端Port：1170
2013-10-24 21:11:15 cn.aofeng.demo.io.ThreadPoolEchoServer main
信息: 收到一个新的连接，客户端IP：192.168.56.101，客户端Port：1171

注：服务所在机器的IP地址是192.168.56.102。

3、连接一段时间后，从终端输入exit或quit指令，服务端关闭连接，对应的线程也随之销毁，如下图所示：

可以看到连接池创建了三个线程（pool-1-thread，pool-2-thread，pool-3-thread），当连接关闭后，线程并没有销毁，只是从运行状态变成空闲状态。