怎么用Java Socket+多线程实现多人聊天室功能

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思路简介

分为客户端和服务器两个类，所有的客户端将聊的内容发送给服务器，服务器接受后，将每一条内容发送给每一个客户端，客户端再显示在终端上。

客户端设计

客户端包含2个线程，1个用来接受服务器的信息，再显示，1个用来接收键盘的输入，发送给服务器。

import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.OutputStream;import java.net.Socket;import java.nio.charset.StandardCharsets;import java.util.Scanner; public class WeChatClient {  //WeChat的客户端类    private Socket client;    private String name;    private InputStream in;    private OutputStream out;    private MassageSenter massageSenter;    private MassageGeter massageGeter;    class MassageGeter extends Thread{  //一个子线程类，用于客户端接收消息        MassageGeter() throws IOException{            in = client.getInputStream();        }        @Override        public void run() {            int len;            byte[] bytes = new byte[1024];            try {                while ((len = in.read(bytes)) != -1) { //此函数是阻塞的                    System.out.println(new String(bytes,0,len, StandardCharsets.UTF_8));                }            }catch (IOException e){                System.out.println(e.toString());            }            System.out.println("Connection interruption");        }    }    class MassageSenter extends Thread{  //一个子线程类，用于发送消息给服务器        MassageSenter() throws IOException{            out = client.getOutputStream();        }         @Override        public void run() {            Scanner scanner = new Scanner(System.in);            try {                while (scanner.hasNextLine()) { //此函数为阻塞的函数                    String massage = scanner.nextLine();                    out.write((name + " : " + massage).getBytes(StandardCharsets.UTF_8));                    if(massage.equals("//exit"))                        break;                }            }catch (IOException e){                e.printStackTrace();            }        }    }     WeChatClient(String name, String host, int port) throws IOException {//初始化，实例化发送和接收2个线程        this.name = name;        client = new Socket(host,port);        massageGeter = new MassageGeter();        massageSenter = new MassageSenter();     }     void login() throws IOException{//登录时，先发送名字给服务器，在接收到服务器的正确回应之后，启动线程        out.write(name.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));        byte[] bytes = new byte[1024];        int len;        len = in.read(bytes);        String answer = new String(bytes,0,len, StandardCharsets.UTF_8);        if(answer.equals("logined!")) {            System.out.println("Welcome to WeChat! "+name);            massageSenter.start();            massageGeter.start();            try {                massageSenter.join();//join()的作用是等线程结束之后再继续执行主线程(main)                massageGeter.join();            }catch (InterruptedException e){                System.err.println(e.toString());            }         }else{            System.out.println("Server Wrong");        }        client.close();    }      public static void main(String[] args) throws IOException{//程序入口        String host = "127.0.0.1";        WeChatClient client = new WeChatClient("Uzi",host,7777);        client.login();    } }

服务器设计

服务器包含3个线程类，端口监听线程，客户端接收信息线程，发送信息线程。

服务器类还包含并维护着一个已经连接的用户列表，和一个待发送信息列表。

服务器有一个负责监听端口的线程，此线程在接收到客户端的连接请求后，将连接的客户端添加进用户列表；并为每一个连接的客户端实例化一个接受信息的线程类，从各个客户端接收员信息，并存入待发送信息列表。

发送信息线程查看列表是否为空，若不为空，则将里面的信息发送给用户列表的每一个用户。

import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.OutputStream;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;import java.nio.charset.StandardCharsets;import java.util.ArrayList; public class WeChatServer {    private ServerSocket server;    private ArrayList<User> users;//用户列表    private ArrayList<String> massages;//待发送消息队列    private Listener listener;    private MassageSenter massageSenter;      class User{  //用户类，包含用户的登录id和一个输出流        String name;        OutputStream out;        User(String name,OutputStream out){            this.name = name;            this.out = out;        }         @Override        public String toString() {            return name;        }    }     private static String GetMassage(InputStream in) throws IOException{//从一个输入流接收一个字符串        int len;        byte[] bytes = new byte[1024];        len = in.read(bytes);        return new String(bytes,0,len,StandardCharsets.UTF_8);    }    private void UserList(){  //列出当前在线用户，调试用        for(User user : users)            System.out.println(user);    }     class Listener extends Thread{ //监听线程类，负则监听是否有客户端连接        @Override        public void run() {            try {                while (true) {                    Socket socket = server.accept();//此函数是阻塞的                    InputStream in = socket.getInputStream();                    String name = GetMassage(in);//获取接入用户的name                    System.out.println(name +" has connected");                    massages.add(name+" has joined just now!!");//向聊天室报告用户连入的信息                    OutputStream out = socket.getOutputStream();                    out.write("logined!".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));//发送成功建立连接的反馈                    User user = new User(name,out);                    users.add(user);//添加至在线用户列表                    MassageListener listener = new MassageListener(user,in);//创建用于接收此用户信息的线程                    listener.start();                }            }catch (IOException e){                e.printStackTrace();            }        }    }    class MassageListener extends Thread{ //接收线程类，用于从一个客户端接收信息，并加入待发送列表        private User user;        private InputStream in;        MassageListener(User user,InputStream in){            this.user = user;            this.in = in;        }         @Override        public void run() {            try {                while (true){                    String massage = GetMassage(in);                    System.out.println("GET MASSAGE  "+massage);                    if(massage.contains("//exit")){ //       "/exit" 是退出指令                        break;                    }                    massages.add(massage);                }//用户退出有两种形式，输入 “//exit” 或者直接关闭程序                in.close();                user.out.close();             }catch (IOException e){//此异常是处理客户端异常关闭，即GetMassage(in)调用会抛出异常，因为in出入流已经自动关闭                e.printStackTrace();            }finally {                System.out.println(user.name+" has exited!!");                massages.add(user.name+" has exited!!");                users.remove(user);//必须将已经断开连接的用户从用户列表中移除，否则会在发送信息时产生异常                System.out.println("Now the users has");                UserList();            }         }    }    private synchronized void SentToAll(String massage)throws IOException{//将信息发送给每一个用户，加入synchronized修饰，保证在发送时，用户列表不会被其他线程更改        if(users.isEmpty())            return;        for(User user : users){            user.out.write(massage.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));        }    }     class MassageSenter extends Thread{//消息发送线程         @Override        public void run() {            while(true){                try{                    sleep(1);//此线程中没有阻塞的函数，加入沉睡语句防止线程过多抢占资源                }catch (InterruptedException e){                    e.printStackTrace();                }                if(!massages.isEmpty()){                    String massage = massages.get(0);                    massages.remove(0);                    try {                        SentToAll(massage);                    }catch (IOException e){                        e.printStackTrace();                    }                 }            }        }    }     WeChatServer(int port) throws IOException {  //初始化        server = new ServerSocket(port);        users = new ArrayList<>();        massages = new ArrayList<>();        listener = new Listener();        massageSenter = new MassageSenter();    }     private void start(){ //线程启动        listener.start();        massageSenter.start();    }     public static void main(String[] args) throws IOException{        WeChatServer server = new WeChatServer(7777);        server.start();    } }

总结

之所以需要多线程编程，是因为有的函数是阻塞的，例如

while ((len = in.read(bytes)) != -1) { //此函数是阻塞的    System.out.println(new String(bytes,0,len, StandardCharsets.UTF_8));}

while (scanner.hasNextLine()) { //此函数为阻塞的函数        String massage = scanner.nextLine();        out.write((name + " : " + massage).getBytes(StandardCharsets.UTF_8));        if(massage.equals("//exit"))     break;  }

Socket socket = server.accept();//此函数是阻塞的

这些阻塞的函数是需要等待其他的程序，例如scanner.hasNextLine()需要等待程序员的输入才会返回值，in.read需要等待流的另一端传输数据，使用多线程就可以在这些函数处于阻塞状态时，去运行其他的线程。

所以，多线程编程的关键便是那些阻塞的函数。

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