Android移动开发-使用多线程进行网络聊天室通信的实现

TCP/IP通信协议是一种可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket，从而在通信的两端之间形成网络虚拟链路。一旦建立了虚拟的网络链路，两端的程序就可以通过虚拟链路进行通信了。Java对基于TCP协议的网络通信提供了良好的封装，Java使用Socket对象来代表两端通信接口，并通过Socket产生IO流来进行网络通信。

下面的程序Demo是实现一个简单的C/S聊天室的应用，每个客户端该包含两条线程：一条负责生成主界面，响应用户动作，并将用户输入的数据写入Socket对应的输出流中；另一条负责读取Socket对应的输入流中的数据（从服务器发送过来的数据），并负责将这些数据在程序界面上显示出来。

客户端程序是一个Android应用，因此需要创建一个Android项目，这个Android应用的界面中包含两个文本框：一个用于接收用户的输入；另一个用于显示聊天信息。界面中还有一个按钮，当用户单击该按钮时，程序向服务器发送聊天信息。

layout/activity_main.xml界面布局代码如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:orientation="vertical">

<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:orientation="horizontal">
<!-- 定义一个文本框，它用于接收用户的输入 -->
<EditText
android:id="@+id/input"
android:layout_width="280dp"
android:layout_height="wrap_content" />

<Button
android:id="@+id/send"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:paddingLeft="8dp"
android:text="发送" />
</LinearLayout>
<!-- 定义一个文本框，它用于显示来自服务器的信息 -->
<TextView
android:id="@+id/show"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:background="#ffff"
android:gravity="top"
android:textColor="#f000"
android:textSize="18sp" />
</LinearLayout>

客户端的Activity负责生成程序界面，并为程序的按钮单击事件绑定事件监听器，当用户单击按钮时向服务器发送信息。

MainActivity.java逻辑代码如下：

package com.fukaimei.multithreadclient;

import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
import android.widget.EditText;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

// 定义界面上的两个文本框
EditText input;
TextView show;
// 定义界面上的一个按钮
Button send;
Handler handler;
// 定义与服务器通信的子线程
ClientThread clientThread;

@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
input = (EditText) findViewById(R.id.input);
send = (Button) findViewById(R.id.send);
show = (TextView) findViewById(R.id.show);
handler = new Handler() // ②
{
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
// 如果消息来自于子线程
if (msg.what == 0x123) {
// 将读取的内容追加显示在文本框中
show.append("\n" + msg.obj.toString());
}
}
};
clientThread = new ClientThread(handler);
// 客户端启动ClientThread线程创建网络连接、读取来自服务器的数据
new Thread(clientThread).start(); // ①
send.setOnClickListener(new OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
try {
// 当用户按下发送按钮后，将用户输入的数据封装成Message
// 然后发送给子线程的Handler
Message msg = new Message();
msg.what = 0x234;
msg.obj = input.getText().toString();
clientThread.revHandler.sendMessage(msg);
// 清空input文本框
input.setText("");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}

当用户单击该程序界面中的“发送”按钮后，程序将会把input输入框中的内容发送给clientThread的revHandler对象，clientThread负责将用户输入的内容发送给服务器。

ClientThread子线程负责建立与远程服务器的连接，并负责与远程服务器通信，读到数据之后便通过Handler对象发送一条消息；当ClientThread子线程收到UI线程发送过来的消息后，还负责将用户输入的内容发送给远程服务器。

ClientThread.java逻辑代码如下：

package com.fukaimei.multithreadclient;

import android.os.Handler;
import android.os.Looper;
import android.os.Message;
import android.util.Log;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.net.SocketTimeoutException;

public class ClientThread implements Runnable {

private static final String TAG = "ClientThread";
private Socket s;
// 定义向UI线程发送消息的Handler对象
private Handler handler;
// 定义接收UI线程的消息的Handler对象
public Handler revHandler;
// 该线程所处理的Socket所对应的输入流
BufferedReader br = null;
OutputStream os = null;

public ClientThread(Handler handler) {
this.handler = handler;
}

public void run() {
try {
s = new Socket("172.xx.xx.xxx", 30000);
br = new BufferedReader(new InputStreamReader(
s.getInputStream()));
os = s.getOutputStream();
// 启动一条子线程来读取服务器响应的数据
new Thread() {
@Override
public void run() {
String content = null;
// 不断读取Socket输入流中的内容
try {
while ((content = br.readLine()) != null) {
// 每当读到来自服务器的数据之后，发送消息通知程序
// 界面显示该数据
Message msg = new Message();
msg.what = 0x123;
msg.obj = content;
handler.sendMessage(msg);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}.start();
// 为当前线程初始化Looper
Looper.prepare();
// 创建revHandler对象
revHandler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
// 接收到UI线程中用户输入的数据
if (msg.what == 0x234) {
// 将用户在文本框内输入的内容写入网络
try {
os.write((msg.obj.toString() + "\r\n")
.getBytes("utf-8"));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
};
// 启动Looper
Looper.loop();
} catch (SocketTimeoutException e1) {
Log.d(TAG, "网络连接超时！");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

上面线程的功能也非常简单，它只是不断地获取Socket输入流中的内容，当读到Socket输入流中的内容后，便通过Handler对象发送一条消息，消息负责携带读到的数据。除此之外，该子线程还负责读取UI线程发送的消息，接收到消息之后，该子线程负责中携带的数据发送给远程服务器。

服务器端应该包含多条线程，每个Socket对应一条线程，该线程负责读取Socket对应输入流，并将读到的数据向每个Socket输出流发送一遍，因此需要在服务器端使用List来保存所有的Socket。

下面是服务器端的代码。程序为服务器提供了两个类：一个是创建ServerSocket监听的主类；另一个是负责处理每个Socket通信的线程类。

/MultiThreadServer/src/MyServer.java逻辑代码如下：

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.ArrayList;

public class MyServer {

// 定义保存所有Socket的ArrayList
public static ArrayList<Socket> socketList = new ArrayList<Socket>();

public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket ss = new ServerSocket(30000);
while (true) {
// 此行代码会阻塞，将一直等待别人的连接
Socket s = ss.accept();
socketList.add(s);
// 每当客户端连接后启动一条ServerThread线程为该客户端服务
new Thread(new ServerThread(s)).start();
}
}
}

上面的程序是服务器端只负责接收客户端Socket的连接请求，每当客户端Socket连接到该ServerSocket之后，程序将对应Socket加入socketList集合中保存，并为该Socket启动一条线程，该程序负责处理该Socket所有的通信任务。服务器端线程类的代码如下。

/MultiThreadServer/src/ServerThread.java逻辑代码如下：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Iterator;

// 负责处理每条线程通信的线程类
public class ServerThread implements Runnable {
// 定义当前线程所处理的Socket
Socket s = null;
// 该线程所处理的Socket所对应的输入流
BufferedReader br = null;
public ServerThread(Socket s) throws IOException {
this.s = s;
// 初始化该Socket对应的输入流
br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream(), "utf-8"));
}
@Override
public void run() {
String content = null;
// 采用循环不断从Socket中读取客户端发送过来的数据
while ((content = readFromClient()) != null) {
// 遍历socketList中的每个Socket
// 将读取的内容向每个Socket发送一次
for (Iterator<Socket> it = MyServer.socketList.iterator(); it.hasNext();) {
Socket s = it.next();
try {
OutputStream os = s.getOutputStream();
os.write((content + "\n").getBytes("utf-8"));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
// 删除该Socket
it.remove();
System.out.println(MyServer.socketList);
}
}
}
}
// 定义读取客户端数据的方法
private String readFromClient() {
try {
return br.readLine();
} catch (IOException e) {   // 如果捕获到异常，表明该Socket对应的客户端已经关闭
e.printStackTrace();
// 删除该Socket
MyServer.socketList.remove(s);
}
return null;
}
}

上面的服务器端线程类不断读取客户端数据，程序使用readFromClient()方法来读取客户端数据，如果在读数据过程中捕获到IOException异常，则表明该Socket对应的客户端Socket出现问题，程序就将该Socket从socketList中删除。

当服务器线程读到客户端数据之后，程序遍历socketList集合，并将该数据向socketList集合中的每个Socket发送一次——该服务器线程将把从Socket中读到的数据向socketList中的每个Socket转发一次。

先运行上面程序的MyServer类，该类运行后只是作为服务器，看不到任何输出。接着可以运行Android客户端——相当于启动聊天界面登录该服务器，接下来在任何一个Android客户端输入一些内容后单击“发送”按钮，将可以看到所有客户端（包含自己）都会收到刚刚输入的内容，这样就简单实现了一个C/S结构的聊天室的功能。

注意：由于该程序需要访问互联网，因此还需要在清单文件AndroidManifest.xml文件中授权访问互联网的权限：

<!--  授权访问互联网-->
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />

Demo程序运行效果界面截图如下：



Demo程序源码下载地址