在服务于 Socket 连接的两个线程之间共享公共数据

Question

我在 SO 上看到了很多类似的问题，但图片中几乎没有一个有 Socket。所以请花点时间阅读这个问题。

我有监听请求的服务器应用程序（使用ServerSocket），当客户端尝试连接时，会创建新线程来为客户端提供服务（并且服务器返回到新请求的监听模式）。现在，我需要根据其他客户端发送到服务器的内容来响应一个客户端。

示例：

• ServerSocket 监听传入连接。
• 客户端 A 连接，创建新线程为 A 服务。
• 客户端 B 连接，创建新线程为 B 服务。
• A 向服务器发送消息“Hello from A”。
• 将此消息作为响应发送给客户端 B。

我对整个“线程间通信”这件事很陌生。显然，上面提到的情况听起来很简单，但我描述这个是为了得到一个提示，因为我将在客户端之间交换大量数据，保持服务器为中间。

另外，如果我想将共享对象限制为（例如 10 个）特定客户端，该怎么办？这样，当第 11 个客户端连接到服务器时，我创建了新的共享对象，该对象将用于在第 11、12、13 ......最多 20 个客户端之间交换数据。以此类推，每组 10 个客户端。

我尝试了什么：（我猜是愚蠢的）

• 我有一个public 类，该对象应该共享为public static，这样我就可以在不实例化它的情况下将它用作全局对象，例如MyGlobalClass.SharedMsg。
• 这不起作用，我无法将在一个线程中接收到的数据发送到另一个线程。

我知道有一个明显的锁定问题，因为如果一个线程正在写入一个对象，其他线程在第一个线程完成写入之前无法访问它。

那么解决这个问题的理想方法是什么？

更新

由于我创建线程来处理传入连接请求的方式，我无法理解如何在线程之间共享相同的对象，因为使用上面提到的全局对象不起作用。

以下是我如何监听传入连接并动态创建服务线程。

// Method of server class
public void startServer()
{
    if (!isRunning)
    {
        try
        {
            isRunning = true;
            while (isRunning)
            {
                try
                {
                    new ClientHandler(mysocketserver.accept()).start();
                }
                catch (SocketTimeoutException ex)
                {
                    //nothing to perform here, go back again to listening.
                }
                catch (SocketException ex)
                {
                    //Not to handle, since I'll stop the server using SocketServer's close() method, and its going to throw SocketException anyway.
                }
            }
        }
        catch (Exception ex)
        {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
    else
        System.out.println("Server Already Started!");
}

还有ClientHandler 类。

public class ClientHandler extends Thread
{
    private Socket client = null;
    private ObjectInputStream in = null;
    private ObjectOutputStream out = null;

    public ClientHandler(Socket client)
    {
        super("ClientHandler");
        this.client = client;
    }

    //This run() is common for every Client that connects, and that's where the problem is.
    public void run()
    {
        try
        {
            in = new ObjectInputStream(client.getInputStream());
            out = new ObjectOutputStream(client.getOutputStream());

            //Message received from this thread.
            String msg = in.readObject().toString();
            System.out.println("Client @ "+ client.getInetAddress().getHostAddress() +" Says : "+msg);


            //Response to this client.
            out.writeObject("Message Received");

            out.close();
            in.close();
            client.close();
        }
        catch (Exception ex)
        {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}

我相信我创建动态线程来服务每个连接的客户端的方式，使用全局对象共享相同的数据源是不可能的，因为上面的run() 的主体对于每个连接的客户端都是完全相同的，因此同样的方法既是消费者也是生产者。我应该进行哪些修复，以便我可以为每个连接创建动态线程并仍然共享同一个对象。

Answer 1

您可能需要一个队列用于每个客户端之间的通信。每个队列都是数据从一个客户端推送到另一个客户端的“管道”。

你会这样使用它（伪代码）：

Thread 1:
Receive request from Client A, with message for Client B
Put message on back of concurrent Queue A2B
Respond to Client A.

Thread 2:
Receive request from Client B.
Pop message from front of Queue A2B
Respond to Client B with message.

您可能还希望它是通用的，因此您有一个 AllToB 队列，许多客户端（因此也有许多线程）可以写入。

注意类别：ConcurrentLinkedQueue、ArrayBlockingQueue。

如果你想限制消息的数量，那么 ArrayBlockingQueue 及其容量构造函数允许你这样做。如果不需要阻塞功能，可以使用offer 和poll 方法，而不是put 和take。

我不会担心共享队列，这会使问题变得更加复杂。仅当您知道需要解决内存使用问题时才执行此操作。

编辑：根据您的更新：

如果您需要在所有动态创建的实例之间共享一个实例，您可以：

1. 制作一个静态实例。
2. 将其传递给构造函数。

示例 1：

public class ClientHandler extends Thread
{
  public static final Map<ClientHandler, BlockingQueue<String>> messageQueues 
    = new ConcurrentHashMap<>();

  <snip>

  public ClientHandler(Socket client)
  {
    super("ClientHandler");
    this.client = client;
    // Note: Bad practice to reference 'this' in a constructor.
    // This can throw an error based on what the put method does.
    // As such, if you are to do this, put it at the end of the method.
    messageQueues.put(this, new ArrayBlockingQueue<>());
  }

  // You can now access this in the run() method like so:
  // Get messages for the current client.
  // messageQueues.get(this).poll();
  // Send messages to the thread for another client.
  // messageQueues.get(someClient).offer(message);

几点说明：

• messageQueues 对象实际上应该包含某种客户端标识符，而不是短暂的对象引用。
• 更可测试的设计会将 messageQueues 对象传递给构造函数以允许模拟。
• 我可能会建议对地图使用包装类，这样您就可以使用 2 个参数调用 offer，而不必担心地图语义。