Java nio服务器端对于客户端连接状态的判断

Java nio服务器端对于客户端连接状态的判断

本文将介绍一个基于Java NIO开发的TCP通讯服务器端实现，用于实时监控客户端的连接状态。因为本人第一次用Java写服务器端，甚至是第一次写服务器端程序，因此过程并不是十分顺利，也是一步一个坑在走。之前遇到一个非常棘手的问题，即如果客户端因为断电或异常终止程序时，并不会像服务器发送一个读end-stream的标记，这时，我通过在服务器端给每个客户端连接加心跳监控的方式，主动检查连接状态，当心跳超时未收到客户端回应时，即调用相应客户端的SocketChannel.Close()方法。但是当同一个客户端再次请求建立连接时，会导致服务器通讯线程崩溃。

下面先介绍如何实现主动监听客户端连接状态，再注明解决上述问题的办法。

因本人算是服务器端的初学者，这套方法经测试确实可用，如有不妥之处还望轻喷~也希望能看到各位更完美的解决方案。

如果客户端异常关闭，关闭前没有主动断开TCP连接，这样服务器端无法被动获知客户端的状态。因此通过不断给客户端发送心跳包的方式来主动检测连接情况。

以下为监控线程的代码实现：

/**
* TCP连接监控线程
* @author Quintus
*
*/
public class SocketMonitor implements Runnable
{
/**
* 通讯线程发送消息方法
*/
private ISend sendFunc;
/**
* 通讯线程的关闭连接方法
*/
private IShutDown shutDownFunc;

public SocketMonitor(ISend _sendFunc, IShutDown _shutDownFunc)
{
sendFunc = _sendFunc;
shutDownFunc = _shutDownFunc;
}

public void run()
{
//启一个Timer来监控客户端状态
Timer time = new Timer();

//每隔固定时间执行一次，例如我这里每10秒发送一次心跳包
time.schedule(new ScheduleSend(), 0,NetworkConfig.CheckTCPInterval * 1000);
}

class ScheduleSend extends TimerTask
{
public void run()
{
//GlobalObj.LinkMap存储所有客户端连接数据
if(GlobalObj.LinkMap != null)
{
Iterator iter = GlobalObj.LinkMap.entrySet().iterator();
ArrayList<SocketChannel> shutDownList = new ArrayList<SocketChannel>();

//遍历所有客户端连接
while (iter.hasNext())
{
Map.Entry entry = (Map.Entry) iter.next();
SocketChannel key = (SocketChannel)entry.getKey();

//更新心跳包用时，当收到客户端回应的心跳包时再将此时间重置为0
//【注意】客户端为了回应服务器端的心跳检查，也要实现一套心跳包机制，在此略过
entry.setValue((Integer)entry.getValue() + NetworkConfig.CheckTCPInterval);

//判断如果心跳包用时超过某个时限，则断开连接。例如我这里的超时时限为30秒，
//也就是服务器发送三次心跳包客户端都未回应，则判断客户端已失去响应，服务器断开连接。
if((Integer)entry.getValue() >= NetworkConfig.ShutDownTime)
{
shutDownList.add(key);
}
else
{
S100 sendData = new S100();
sendData.value = (int)entry.getValue();
sendFunc.Send(key, sendData);
}
}
if(shutDownList.size() > 0)
{
shutDownFunc.ShutDownClient(shutDownList);
}
}
}
}
}

下面是需要特殊注意的问题点：

如果服务器因超时而要关闭与客户端的连接时，直接调用以下代码，当被服务器关闭连接的客户端再次请求建立连接时，会导致服务器的通讯线程崩溃。

public void CloseClient(SelectionKey _key)
{
try
{
if(_key != null)
{
_key.cancel();
_key.channel().close();
GlobalObj.LinkMap.remove(_key.channel());
System.out.println("断开连接:"+((SocketChannel)_key.channel()).socket().getPort());
}

}
catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}

正确的做法是当服务器判断超时而要断开与客户端的连接时，调用以下代码：

public void ShutDownClient(SocketChannel _clientSocket)
{
if(_clientSocket.isOpen())
{
try
{
//将连接的输入输出都关闭，而不是直接Close连接
_clientSocket.shutdownInput();
_clientSocket.shutdownOutput();
GlobalObj.LinkMap.remove(_clientSocket);
System.out.println("客户端无响应：" + _clientSocket.socket().getPort());
}
catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}

这样，当客户端再次请求建立连接时，服务器端会收到之前产生异常的客户端端口发来一个读end标志，此时会通过以下代码来彻底关闭已经废弃的连接：

...
if(key.isReadable())
{
SocketChannel clientSocket = (SocketChannel)key.channel();
if(clientSocket.isOpen())
{
ByteBuffer buffer = (ByteBuffer)key.attachment();
int result = clientSocket.read(buffer);
//收到读end-stream标记
if(result == -1)
{
CloseClient(key);
}
else if(result != 0)
{
//读取数据操作
}
}
}
...

public void CloseClient(SelectionKey _key)
{
try
{
if(_key != null)
{
_key.cancel();
_key.channel().close();
GlobalObj.LinkMap.remove(_key.channel());
System.out.println("断开连接:"+((SocketChannel)_key.channel()).socket().getPort());
}

}
catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}

至于上述错误做法导致线程崩溃的原因，目前还不清楚，还望高人指教。