JAVA網路編程問題剖析

我所說的網路編程就是指Socket編程，首先列舉一下用JAVA語言編寫Socket程 序時的常見異常、原因及解決方案，然後再講一下編寫網路程式需要注意的問題。在分析之前，首先把網路程式中所謂的用戶端和伺服器弄清楚，它們是在通訊層面 的，所謂的伺服器是接收連線應用程式，而所謂的客戶是發起連線應用程式，與業務層面的用戶端和伺服器並非一一對應，在實際系統中業務層面的伺服器端可能是網路 層面用戶端。下文所說的伺服器和用戶端是網路層面的。（本文並不準備對TCP/UDP、java.net包中的API和網路連接建立的過程進行說明）
一.網路程式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。該異常發生在伺服器端進行new ServerSocket(port)（port是一個0，65536的整型值）操作時。異常的原因是以為與port一樣的一個連接埠已經被啟動，並進行監聽。此時用netstat –an命令，可以看到一個Listending狀態的連接埠。只需要找一個沒有被佔用的連接埠就能解決這個問題。
第2個異常是java.net.ConnectException: Connection refused: connect。該異常發生在用戶端進行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，但找不到指定的連接埠進行監聽。出現該問題，首先檢查用戶端的ip和port是否寫錯了，如果正確則從用戶端ping一下伺服器看是否能ping通，如果能ping通（服務伺服器端把ping禁掉則需要另外的辦法），則看在伺服器端的監聽指定連接埠的程式是否啟動，這個肯定能解決這個問題。
第3個異常是java.net.SocketException: Socket is closed，該異常在用戶端和伺服器均可能發生。異常的原因是己方主動關閉了串連後（調用了Socket的close方法）再對網路連接進行讀寫操作。
第4個異常是java.net.SocketException: （Connection reset或者Connect reset by peer:Socket write error）。該異常在用戶端和伺服器端均有可能發生，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（或主動關閉或者因為異常退出而引起的關閉），另一端仍發送資料，發送的第一個資料包引發該異常(Connect reset by peer)。另一個是一端退出，但退出時並未關閉該串連，另一端如果在從串連中讀資料則拋出該異常（Connection reset）。簡單的說就是在串連斷開後的讀和寫操作引起的。
第5個異常是java.net.SocketException: Broken pipe。該異常在用戶端和伺服器均有可能發生。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），如果再繼續寫資料則拋出該異常。前兩個異常的解決方案是首先確保程式退出前關閉所有的網路連接，其次是要檢測對方的關閉串連操作，發現對方關閉串連後自己也要關閉該串連。
二．編寫網路程式時需要注意的問題
第1個問題是要正確區分長、短串連。所謂的長串連是一經建立就永久保持。短串連就是在以下情境下，準備資料—>建立串連—>發送資料—>關閉串連。很多的程式員寫了多年的網路程式，居然不知道什麼是長串連，什麼是短串連。
第2個問題是對長串連的維護。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、異常退出及網路不通。這是一個健壯的通訊程式必須具備的。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，則此時的傳回值只-1，一旦檢測到對方斷連，則應該主動關閉己方的串連（調用Socket的close方 法）。而檢測對方的宕機、異常退出及網路不通常用方法是用“心跳”，也就是雙方周期性的發送資料給對方，同時也從對方接收“心跳”，如果連續幾個周期都沒 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路不通，此時也需要主動關閉己方串連，如果是用戶端可在延遲一定時間後重新發起串連。雖然Socket有一個keep alive選項來維護串連，如果用該選項，一般需要兩個小時才能發現對方的宕機、異常退出及網路不通。
第3個問題是處理效率問題。不管是用戶端還是伺服器，如果是長串連一個程式至少需要兩個線程，一個用於接收資料，一個用於發送心跳，寫資料不需要專門的線程，當然另外還需要一類線程（俗稱Worker線程）用於進行訊息的處理，也就是說接收線程僅僅負責接收資料，然後再分發給Worker進行資料的處理。如果是短串連，則不需要發送心跳的線程，如果是伺服器還需要一個專門的線程負責進行串連請求的監聽。這些是一個通訊程式的整體要求，具體怎麼設計你的程式，就看你自己的設計水平了。