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阻塞、超時和關閉

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摘要:套接字的方法在沒有足夠的空間緩存傳輸的數據時可能阻塞,的方法和的構造函數都會阻塞等待,直到連接建立。連接和寫數據類的構造函數會嘗試根據參數中指定的主機和端口來建立連接,并阻塞等待,直到連接成功建立或發生了系統定義的超時。

Socket的I/O調用可能會因為多種原因阻塞,數據輸入方法read和receive方法在沒有數據可讀時會阻塞。

TCP套接字的write方法在沒有足夠的空間緩存傳輸的數據時可能阻塞,ServerSocket的accept方法和Socket的構造函數都會阻塞等待,直到連接建立。同時,長的信息往返時間,高錯誤率的連接和慢速的(或已發生故障的)服務器,都可能導致需要很長的時間來建立連接。所有這些情況,只有在連接請求得到滿足后這些方法才會返回。

accept、read、receive方法,可以使用Socket類、ServerSocket類和DatagramSocket類的setSoTimeout方法,設置其阻塞的最長時間(以毫秒為單位)。如果在指定時間內這些方法沒有返回,則將拋出一個InterruptedIOException異常。

對于Socket實例,在調用read方法前,還可以使用InputStream的available方法來檢測是否可讀的數據。

連接和寫數據

Socket類的構造函數會嘗試根據參數中指定的主機和端口來建立連接,并阻塞等待,直到連接成功建立或發生了系統定義的超時。不過,系統定義的超時時間很長,而Java又沒有提供任何縮短它的方法,要改變這個情況,可以使用Socket類的無參數構造函數,它返回一個沒有建立連接的Socket實例,需要建立連接時,調用該實例的connect方法,并制定一個遠程終端和超時時間(毫秒)。

write方法調用也會阻塞等待,直到最后一個字節成功寫入到TCP實現的本地緩存中。如果可用的緩存空間比要寫入的數據小,在write方法調用返回前,必須把一些數據成功傳輸到連接的另一端。因此,write方法阻塞總時間最終還是取決于接收端的應用程序。Java現在還沒有提供任何方法使write超時或由其他方法打斷的方法。一個可以在Socket實例上發送大量數據的協議可能會無限期地阻塞下去。

public class TimelimitEchoProtocol implements Runnable {
    private static final int BUFSIZE = 32;  // Size (bytes) buffer
    private static final String TIMELIMIT = "10000";  // Default limit (ms)
    private static final String TIMELIMITPROP = "Timelimit";  // Thread property
    private static int timelimit;
    private Socket clntSock;
    private Logger logger;
    public TimelimitEchoProtocol(Socket clntSock, Logger logger) {
        this.clntSock = clntSock;
        this.logger = logger;
        // Get the time limit from the System properties or take the default
        timelimit = Integer.parseInt(System.getProperty(TIMELIMITPROP,TIMELIMIT));
    }
    public static void handleEchoClient(Socket clntSock, Logger logger) {
        try {
            // Get the input and output I/O streams from socket
            InputStream in = clntSock.getInputStream();
            OutputStream out = clntSock.getOutputStream();
            int recvMsgSize;                        // Size of received message
            int totalBytesEchoed = 0;               // Bytes received from client
            byte[] echoBuffer = new byte[BUFSIZE];  // Receive buffer
            long endTime = System.currentTimeMillis() + timelimit;
            int timeBoundMillis = timelimit;
            clntSock.setSoTimeout(timeBoundMillis);
            // Receive until client closes connection, indicated by -1
            while ((timeBoundMillis > 0) &&     // catch zero values
                    ((recvMsgSize = in.read(echoBuffer)) != -1)) {
                out.write(echoBuffer, 0, recvMsgSize);
                totalBytesEchoed += recvMsgSize;
                timeBoundMillis = (int) (endTime - System.currentTimeMillis()) ;
                clntSock.setSoTimeout(timeBoundMillis);
            }
            logger.info("Client " + clntSock.getRemoteSocketAddress() +
                    ", echoed " + totalBytesEchoed + " bytes.");
        } catch (IOException ex) {
            logger.log(Level.WARNING, "Exception in echo protocol", ex);
        }
    }
    public void run() {
        handleEchoClient(this.clntSock, this.logger);
    }
}

試圖將總時間限制在10秒內,每次read調用結束后將重新計算剩余的timeout。

關閉套接字

網絡協議通常會明確指定了由誰來發起關閉連接。

對于HTTP協議,由于客戶端不知道文件大小,因此是由服務器端發起關閉套接字來指示文件的結束。

調用Socket的close方法將同時終止兩個方向的數據流,一旦一個終端(客戶端或服務端)關閉了套接字,它將無法再發送或接收數據。這就是意味著close方法只能夠在調用者完成通信之后用來給另一端發送信號。

Socket類的shutdownInput和shutdownOutput方法能夠將輸入輸出流相互獨立地關閉,關閉之后,任何沒有發送的數據都將毫無提示地被丟棄,任何想從套接字的輸入流讀取數據的操作都將返回-1。同理,關閉之后,任何嘗試向輸出流寫數據的操作都將拋出一個IOException異常。

在客戶端調用了shutdownOutput之后,它還要從服務器讀取剩余的已經壓縮的字節

public class CompressClient {
    public static final int BUFSIZE = 256;  // Size of read buffer
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        if (args.length != 3) { // Test for correct # of args
            throw new IllegalArgumentException("Parameter(s):   ");
        }
        String server = args[0];               // Server name or IP address
        int port = Integer.parseInt(args[1]);  // Server port
        String filename = args[2];             // File to read data from
        // Open input and output file (named input.gz)
        FileInputStream fileIn = new FileInputStream(filename);
        FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream(filename + ".gz");
        // Create socket connected to server on specified port
        Socket sock = new Socket(server, port);
        // Send uncompressed byte stream to server
        sendBytes(sock, fileIn);
        // Receive compressed byte stream from server
        InputStream sockIn = sock.getInputStream();
        int bytesRead;                      // Number of bytes read
        byte[] buffer = new byte[BUFSIZE];  // Byte buffer
        while ((bytesRead = sockIn.read(buffer)) != -1) {
            fileOut.write(buffer, 0, bytesRead);
            System.out.print("R");   // Reading progress indicator
        }
        System.out.println();      // End progress indicator line
        sock.close();     // Close the socket and its streams
        fileIn.close();   // Close file streams
        fileOut.close();
    }
    private static void sendBytes(Socket sock, InputStream fileIn)
            throws IOException {
        OutputStream sockOut = sock.getOutputStream();
        int bytesRead;                      // Number of bytes read
        byte[] buffer = new byte[BUFSIZE];  // Byte buffer
        while ((bytesRead = fileIn.read(buffer)) != -1) {
            sockOut.write(buffer, 0, bytesRead);
            System.out.print("W");   // Writing progress indicator
        }
        sock.shutdownOutput();     // Finished sending
    }
}
基于GZIP壓縮算法的壓縮協議
public class CompressProtocol implements Runnable {
    public static final int BUFSIZE = 1024;   // Size of receive buffer
    private Socket clntSock;
    private Logger logger;
    public CompressProtocol(Socket clntSock, Logger logger) {
        this.clntSock = clntSock;
        this.logger = logger;
    }
    public static void handleCompressClient(Socket clntSock, Logger logger) {
        try {
            // Get the input and output streams from socket
            InputStream in = clntSock.getInputStream();
            GZIPOutputStream out = new GZIPOutputStream(clntSock.getOutputStream());
            byte[] buffer = new byte[BUFSIZE];   // Allocate read/write buffer
            int bytesRead;                       // Number of bytes read
            // Receive until client closes connection, indicated by -1 return
            while ((bytesRead = in.read(buffer)) != -1)
                out.write(buffer, 0, bytesRead);
            out.finish();      // Flush bytes from GZIPOutputStream
            logger.info("Client " + clntSock.getRemoteSocketAddress() + " finished");
        } catch (IOException ex) {
            logger.log(Level.WARNING, "Exception in echo protocol", ex);
        }
        try {  // Close socket
            clntSock.close();
        } catch (IOException e) {
            logger.info("Exception = " +  e.getMessage());
        }
    }
    public void run() {
        handleCompressClient(this.clntSock, this.logger);
    }
}

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