java网络编程 BufferedReader的readLine方法读不到数据且一直阻塞

news2024/11/25 10:02:54

最近在整理Java IO相关内容，会遇到一些以前没有注意的问题，特此记录，以供自查和交流。

需求：

基于Java的BIO API，实现简单的客户端和服务端通信模型，客户端使用BufferedReader的readLine方法读取System.in上的用户输入，然后通过字节输出流发送给服务端，服务端使用BufferedReader的readLine方法读取客户端的数据，进行打印；

问题：

服务端没有打印出客户端发送的数据，且卡在BufferedReader的readLine方法处

上代码：

客户端：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

/**
 * 基于BIO的TCP网络通信的客户端，接收控制台输入的数据，然后通过字节流发送给服务端
 *
 */
class ChatClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 连接server
        Socket serverSocket = new Socket("localhost", 9999);
        System.out.println("client connected to server");

        // 读取用户在控制台上的输入，并发送给服务器
        InputStream in = System.in;
        // sendDataToServerByByteStream(in, serverSocket.getOutputStream()); //服务端可以正常接收
        sendDataToServerByCharStream(in, serverSocket.getOutputStream()); //服务端无法正常接收
    }

    /**
     * 通过字节流发送数据给服务端
     */
    private static void sendDataToServerByByteStream(InputStream in, OutputStream outputStream) throws IOException {
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        // read操作阻塞，直到有数据可读
        while ((len = in.read(buffer)) != -1) {
            System.out.println("client receive data from console" + in + " : " + new String(buffer, 0, len));
            // 发送数据给服务器端
            outputStream.write(new String(buffer, 0, len).getBytes()); // 此时buffer中是有换行符的
        }
    }

    /**
     * 通过字符流，使用readLine发送数据给服务端
     */
    private static void sendDataToServerByCharStream(InputStream in, OutputStream outputStream) {
        String content = null;
        try (BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));) {
            // 此时content中已经没有换行符了,
            // 并且如果原始字节流中没有换行符，该方法内部会循环等待换行符，相当于阻塞在这里
            content = bufferedReader.readLine();
            while (content != "exit") {
                System.out.println("client send data: " + content);
                outputStream.write(content.getBytes()); // 字节流，没有添加换行符
                content = bufferedReader.readLine();
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

服务端代码：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * 基于BIO的TCP网络通信的服务端，可以接收多个客户端连接，通过字节流接收客户端发送的消息；
 * 一个客户端需要使用一个线程
 * todo：线程资源复用
 *
 * @author freddy
 */
class ChatServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 开启server 监听端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        while (true) {
            Socket client = serverSocket.accept(); // 阻塞操作，需要新的线程处理客户端
            // 接收Client数据，并转发
            new Thread(new ServerThread(client)).start();
        }
    }
}

/**
 * 服务端的线程，一个客户端对应一个
 */
class ServerThread implements Runnable {
    Socket socket;

    public ServerThread(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("server had a client" + socket);
        // 获取输入流程，读取用户输入
        // 持续接收Client数据，并打印
        readDataFromClientByCharStream(); // 无法正常读取客户端发送过来的数据
    }

    /**
     * 使用字符流读取客户端的数据，主要使用readLine
     */
    private void readDataFromClientByCharStream() {
        try (BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));) {
            // 此时content中已经没有换行符了,
            // 并且如果原始字节流中没有换行符，该方法内部会循环等待换行符，相当于阻塞在这里
            String content = bufferedReader.readLine();
            while (content != "exit") {
                System.out.println("serer receive data from " + socket + " : " + content);
                content = bufferedReader.readLine();
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Client disconnect ");
        }
    }   
}

先运行服务端，在启动客户端，然后在客户端的控制台发送数据：

可以看到，客户端和服务端之间已经建立了连接，但是服务端并没有打印日志，说明服务端的程序卡在了代码1这个地方。

为什么呢？

那我们需要去看java.io.BufferedReader#readLine()这个方法的源码：

基于debug方式，我们可以看到java.io.BufferedReader#readLine()这个方法

先调用java.io.BufferedReader#fill方法读取输入流的内容

可以看到，这里读取到的内容是hello 5个字符，没有换行符；

fill方法调用完后，回到readLine方法的charLoop中：

可以看到，for循环中有个条件，当读取到的字节中包含'\n' 或者 '\r'的时候，会设置eol = true，后面会根据该eol标志，return读取到的字符串，结束readLine方法；

当读取到的字节中没有'\n' 或者 '\r'的时候，eol = false，readLine方法就会回到

bufferLoop循环中的fill方法继续读取输入流程中的内容：

如果输入流中有内容，会读取后继续判断是否有换行符：'\n' 或者 '\r'

如果输入流中没有内容，那么fill方法会阻塞在java.io.Reader#read(char[], int, int)方法：

这就是服务端的代码阻塞在java.io.BufferedReader#readLine()的原因；

解决问题：

找到问题后，那么我们就好解决问题了：

解决思路如下：

1.服务端仍然使用java.io.BufferedReader#readLine()读取客户端的数据的话，那么客户端发送数据时，就必须代换行符

1.1  客户端在发送完用户数据后，继续Socket.getOutputStream().write("\r\n".getBytes());发送换行符；

1.2 调用增强的输出流的api，直接发送数据的同时发送换行符：

比如：PrintWriter pw = new PrintWriter(outputStream, true);

pw.println(content); // 添加换行符

1.3 调整客户端获取用户输入数据的方式，把用户的换行符直接读取过来后，用原来的方式发送

    private static void sendDataToServerByByteStream(InputStream in, OutputStream outputStream) throws IOException {
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        // read操作阻塞，直到有数据可读
        while ((len = in.read(buffer)) != -1) {
            System.out.println("client receive data from console" + in + " : " + new String(buffer, 0, len));
            // 发送数据给服务器端
            outputStream.write(new String(buffer, 0, len).getBytes()); // 此时buffer中是有换行符的
        }
    }

2.服务端调整数据读取方式

客户端使用java.io.DataOutputStream#writeUTF(java.lang.String)发送给数据

服务端使用java.io.DataInputStream#readUTF()方法接收数据

这种方式，是相当于客户端在发送数据的时候，给数据规定了格式，服务端可以根据约定的格式，来正确读取数据；类似于java.io.DataOutputStream#writeShort方法

关于这种思想，用的地方很多

常用来解决RPC发送数据的粘包问题

在常用的RPC框架，如Netty中就有使用；在大数据框架如MapReduce中也有writeShort类似方式序列号和反序列话；

完整的客户端和服务端验证代码如下：

客户端：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

/**
 * 基于BIO的TCP网络通信的客户端，接收控制台输入的数据，然后通过字节流发送给服务端
 *
 */
class ChatClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 连接server
        Socket serverSocket = new Socket("localhost", 9999);
        System.out.println("client connected to server");

        // 读取用户在控制台上的输入，并发送给服务器
        InputStream in = System.in;
        // sendDataToServerByByteStream(in, serverSocket.getOutputStream()); //服务端可以正常接收
        sendDataToServerByCharStream(in, serverSocket.getOutputStream()); // 服务端无法正常接收
    }

    /**
     * 通过字节流发送数据给服务端
     */
    private static void sendDataToServerByByteStream(InputStream in, OutputStream outputStream) throws IOException {
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        // read操作阻塞，直到有数据可读
        while ((len = in.read(buffer)) != -1) {
            System.out.println("client receive data from console" + in + " : " + new String(buffer, 0, len));
            // 发送数据给服务器端
            outputStream.write(new String(buffer, 0, len).getBytes()); // 此时buffer中是有换行符的
        }
    }

    /**
     * 通过字符流，使用readLine发送数据给服务端
     */
    private static void sendDataToServerByCharStream(InputStream in, OutputStream outputStream) {
        String content = null;
        try (BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));) {
            // 此时content中已经没有换行符了,
            // 并且如果原始字节流中没有换行符，该方法内部会循环等待换行符，相当于阻塞在这里
            content = bufferedReader.readLine();
            while (content != "exit") {
                System.out.println("client send data: " + content);
                outputStream.write(content.getBytes()); // 字节流，没有添加换行符
                content = bufferedReader.readLine();
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    /**
     * 通过字符流，使用readLine发送数据给服务端
     */
    private static void sendDataToServerByCharStream2(InputStream in, OutputStream outputStream) {
        String content = null;
        try (BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));) {
            // 此时content中已经没有换行符了,
            // 并且如果原始字节流中没有换行符，该方法内部会循环等待换行符，相当于阻塞在这里
            content = bufferedReader.readLine();
            while (content != "exit") {
                System.out.println("client send data: " + content);
                outputStream.write(content.getBytes()); // 字节流，没有添加换行符
                outputStream.write("\r\n".getBytes());
                content = bufferedReader.readLine();
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    /**
     * 通过字符流，使用readLine发送数据给服务端
     */
    private static void sendDataToServerByCharStream3(InputStream in, OutputStream outputStream) {
        String content = null;
        try (BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
            PrintWriter pw = new PrintWriter(outputStream, true);) {
            // 此时content中已经没有换行符了,
            // 并且如果原始字节流中没有换行符，该方法内部会循环等待换行符，相当于阻塞在这里
            content = bufferedReader.readLine();
            while (content != "exit") {
                System.out.println("client send data: " + content);
                pw.println(content); // 添加换行符
                content = bufferedReader.readLine();
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    private static void sendDataToServerByCharStream4(InputStream in, OutputStream outputStream) {
        String content = null;
        try (BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
            DataOutputStream pw = new DataOutputStream(outputStream);) {
            // 此时content中已经没有换行符了,
            // 并且如果原始字节流中没有换行符，该方法内部会循环等待换行符，相当于阻塞在这里
            content = bufferedReader.readLine();
            while (content != "exit") {
                System.out.println("client send data: " + content);
                pw.writeUTF(content);
                pw.flush();
                content = bufferedReader.readLine();
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }

    }
}

服务端：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * 基于BIO的TCP网络通信的服务端，可以接收多个客户端连接，通过字节流接收客户端发送的消息；
 * 一个客户端需要使用一个线程
 * todo：线程资源复用
 *
 * @author freddy
 */
class ChatServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 开启server 监听端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        while (true) {
            Socket client = serverSocket.accept(); // 阻塞操作，需要新的线程处理客户端
            // 接收Client数据，并转发
            new Thread(new ServerThread(client)).start();
        }
    }
}

/**
 * 服务端的线程，一个客户端对应一个
 */
class ServerThread implements Runnable {
    Socket socket;

    public ServerThread(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("server had a client" + socket);
        // 获取输入流程，读取用户输入
        // 持续接收Client数据，并打印
        readDataFromClientByCharStream(); // 无法正常读取客户端发送过来的数据
    }

    /**
     * 使用字节流读取客户端的数据
     */
    private void readDataFromClientByByteStream() {
        try (InputStream inputStream = socket.getInputStream()) {
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            // read操作阻塞，直到有数据可读
            while ((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {
                System.out.println("serer receive data from " + socket + " : " + new String(buffer, 0, len));
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println(socket + " disconnect ");
        }
    }

    /**
     * 使用字符流读取客户端的数据，主要使用readLine
     */
    private void readDataFromClientByCharStream() {
        try (BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));) {
            // 此时content中已经没有换行符了,
            // 并且如果原始字节流中没有换行符，该方法内部会循环等待换行符，相当于阻塞在这里
            String content = bufferedReader.readLine();
            while (content != "exit") {
                System.out.println("serer receive data from " + socket + " : " + content);
                content = bufferedReader.readLine();
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Client disconnect ");
        }
    }

    /**
     * 使用字符流读取客户端的数据，主要使用readLine
     */
    private void readDataFromClientByCharStream2() {
        try (DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(socket.getInputStream());) {
            // 此时content中已经没有换行符了,
            // 并且如果原始字节流中没有换行符，该方法内部会循环等待换行符，相当于阻塞在这里
            String content = dataInputStream.readUTF();
            while (content != "exit") {
                System.out.println("serer receive data from " + socket + " : " + content);
                content = dataInputStream.readUTF();
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Client disconnect ");
        }
    }
}

参考：java网络编程 BufferedReader的readLine方法读不到数据的原因_java后台服务端bufferedreader不能读全数据 前台出现超时提示-CSDN博客

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【C++】类和对象④（类的默认成员函数：取地址及const取地址重载 | 再谈构造函数：初始化列表，隐式类型转换，缺省值）

【C++】类和对象④（类的默认成员函数：取地址及const取地址重载 | 再谈构造函数：初始化列表，隐式类型转换，缺省值）

🔥个人主页：Forcible Bug Maker 🔥专栏：C 目录 前言 取地址及const取地址操作符重载 再谈构造函数 初始化列表 隐式类型转换 explicit关键字 成员变量缺省值 结语 前言 本篇主要内容：类的六个默认成员函数中…
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算法训练营day15

算法训练营day15

一、层序遍历 参考链接7.2 二叉树遍历 - Hello 算法 (hello-algo.com) 层序遍历本质上属于广度优先遍历，也称广度优先搜索， BFS通常借助队列的先入先出的特性实现 参考链接102. 二叉树的层序遍历 - 力扣（LeetCode） 像这种较为…
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