Java Socket正確讀取數據姿勢

前言

平時日常開發用得最多是Http通訊,接口調試也比較簡單的,也有比較強大的框架支持(OkHttp)。
個人平時用到socket通訊的地方是Android與外設通訊,Android與ssl服務通訊,這種都是基於TCP/IP通訊,而且服務端和設備端協議都是不能修改的,只能按照相關報文格式進行通信。
但使用socket通訊問題不少,一般有兩個難點:

  1. socket通訊層要自己寫及IO流不正確使用,遇到讀取不到數據或者阻塞卡死現象或者數據讀取不完整
  2. 請求和響應報文格式多變(json,xml,其它),解析麻煩,如果是前面兩種格式都簡單,有對應框架處理,其它格式一般都需要自己手動處理。

本次基於第二點問題做了總結,歸根結底是使用read()readLine()導致的問題

Socket使用流程

  1. 創建socket
  2. 連接socket
  3. 獲取輸入輸出流

字節流:

   InputStream  mInputStream = mSocket.getInputStream();
   OutputStream  mOutputStream = mSocket.getOutputStream();

字符流:

  BufferedReader mBufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(mSocket.getInputStream(), "UTF-8"));
  PrintWriter mPrintWriter = new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(mSocket.getOutputStream(), "UTF-8")), true);

至於實際使用字節流還是字符流,看實際情況使用。如果返回是字符串及讀寫與報文結束符(/r或/n或/r/n)有關,使用字符流讀取,否則字節流。

  1. 讀寫數據
  2. 關閉socket
    如果是Socket短連接,上面五個步驟都要走一遍;
    如果是Socket長連接,只需關注第4點即可,第4點使用不慎就會遇到上面出現的問題。
    實際開發中,長連接使用居多,一次連接,進行多次收發數據。

特別注意:使用長連接不能讀完數據後立馬關閉輸入輸出流,必須再最後不使用的時候關閉

Socket數據讀寫

當socket阻塞時,必須設置讀取超時時間,防止調試時,socket讀取數據長期掛起。

 mSocket.setSoTimeout(10* 1000);  //設置客戶端讀取服務器數據超時時間

使用read()讀取阻塞問題

日常寫法1:

 mOutputStream.write(bytes);
 mOutputStream.flush();
byte[] buffer = new byte[1024];
int n = 0;
ByteArrayOutputStream output = new ByteArrayOutputStream();
while (-1 != (n = mInputStream .read(buffer))) {
    output.write(buffer, 0, n);
}
//處理數據
  output.close();
byte[] result = output.toByteArray();

上面看似沒有什麼問題,但有時候會出現mInputStream .read(buffer)阻塞,導致while循環體裏面不會執行
日常寫法2:

mOutputStream.write(bytes);
mOutputStream.flush();
int  available = mInputStream.available();
byte[] buffer = new byte[available];
in.read(buffer);

上面雖然不阻塞,但不一定能讀取到數據,available 可能爲0,由於是網絡通訊,發送數據後不一定馬上返回。
或者對mInputStream.available()修改爲:

 int available = 0;
while (available == 0) {
    available = mInputStream.available();
}

上面雖然能讀取到數據,但數據不一定完整。
而且,available方法返回估計的當前流可用長度,不是當前通訊流的總長度,而且是估計值;read方法讀取流中數據到buffer中,但讀取長度爲1至buffer.length,若流結束或遇到異常則返回-1。

最終寫法(遞歸讀取):

 /**
     * 遞歸讀取流
     *
     * @param output
     * @param inStream
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public void readStreamWithRecursion(ByteArrayOutputStream output, InputStream inStream) throws Exception {
        long start = System.currentTimeMillis();
        while (inStream.available() == 0) {
            if ((System.currentTimeMillis() - start) > 20* 1000) {//超時退出
                throw new SocketTimeoutException("超時讀取");
            }
        }
        byte[] buffer = new byte[2048];
        int read = inStream.read(buffer);
        output.write(buffer, 0, read);
        SystemClock.sleep(100);//需要延時以下,不然還是有概率漏讀
        int a = inStream.available();//再判斷一下,是否有可用字節數或者根據實際情況驗證報文完整性
        if (a > 0) {
            LogUtils.w("========還有剩餘:" + a + "個字節數據沒讀");
            readStreamWithRecursion(output, inStream);
        }
    }

    /**
     * 讀取字節
     *
     * @param inStream
     * @return
     * @throws Exception
     */
    private byte[] readStream(InputStream inStream) throws Exception {
        ByteArrayOutputStream output = new ByteArrayOutputStream();
        readStreamWithRecursion(output, inStream);
        output.close();
        int size = output.size();
        LogUtils.i("本次讀取字節總數:" + size);
        return output.toByteArray();
    }

目前正在使用該方法讀取,再也沒有出現數據讀取不完整和阻塞現象。不過這種,讀取也要注意報文結束符問題,何時讀取完畢問題。

使用readreadLine()讀取阻塞問題

日常寫法:

 mPrintWriter.print(sendData+ "\r\n");   
 mPrintWriter.flush();
 String msg = mBufferedReader.readLine();
 //處理數據
 

細心的你發現,發送數據時添加了結束符,如果不加結束符,導致readLine()阻塞,讀不到任何數據,最終拋出SocketTimeoutException異常

特別注意:
報文結束符:根據實際服務器規定的來添加,必要時問後端開發人員或者看接口文檔是否有說明
不然在接口調試上會浪費很多寶貴的時間,影響後期功能開發。

使用readLine()注意事項:

  1. 讀入的數據要注意有/r或/n或/r/n
    這句話意思是服務端寫完數據後,會打印報文結束符/r或/n或/r/n;
    同理,客戶端寫數據時也要打印報文結束符,這樣服務端才能讀取到數據。
  2. 沒有數據時會阻塞,在數據流異常或斷開時纔會返回null
  3. 使用socket之類的數據流時,要避免使用readLine(),以免爲了等待一個換行/回車符而一直阻塞

上面長連接是發送一次數據和讀一次數據,保證了當次通訊的完整性,必須要時需要同步處理。
也有長連接,客戶端開線程循環阻塞等待服務端數據發送數據過來,比如:消息推送。平時使用長連接都是分別使用不同的命令發送數據且接收數據,來完成不同的任務。

總結

實際開發中,長連接比較複雜,還要考慮心跳,丟包,斷開重連等問題。使用長連接時,要特別注意報文結束符問題,結束符只是用來告訴客戶端或服務端數據已經發送完畢,客戶端或服務端可以讀取數據了,否則客戶端或服務端會一直阻塞在read()或者readLine()方法。

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