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Java在Client/Server網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

[摘要]隨著Java語言的日益流行,特別是Java與Internet Web的密切結(jié)合,使它在全球取得了巨大的成功。Java語言以其獨(dú)立于平臺(tái)、面向?qū)ο蟆⒎植际、多線索及完善的安全機(jī)制等特色,成為現(xiàn)代信息系統(tǒng)建設(shè)中的良好的開發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行環(huán)境。    一、Java網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模型   和Internet上的...
  隨著Java語言的日益流行,特別是Java與Internet Web的密切結(jié)合,使它在全球取得了巨大的成功。Java語言以其獨(dú)立于平臺(tái)、面向?qū)ο蟆⒎植际、多線索及完善的安全機(jī)制等特色,成為現(xiàn)代信息系統(tǒng)建設(shè)中的良好的開發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行環(huán)境。 

   一、Java網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模型 

  和Internet上的許多環(huán)境一樣,完整的Java應(yīng)用環(huán)境實(shí)際上也是一個(gè)客戶機(jī)/服務(wù)器環(huán)境,更確切地說是瀏覽器/服務(wù)器模型(即Browser/Server模型,簡稱Web模型)。但與傳統(tǒng)的客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S) 的二層結(jié)構(gòu)不同,應(yīng)用Java的Web模型是由三層結(jié)構(gòu)組成的。傳統(tǒng)的C/S結(jié)構(gòu)通過消息傳遞機(jī)制,由客戶端發(fā)出請(qǐng)求給服務(wù)器,服務(wù)器進(jìn)行相應(yīng)處理后經(jīng)傳遞機(jī)制送回客戶端。而在Web模型中,服務(wù)器一端被分解成兩部分:一部分是應(yīng)用服務(wù)器(Web 服務(wù)器),另一部分是數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。 

  針對(duì)分布式計(jì)算環(huán)境,Java通過其網(wǎng)絡(luò)類庫提供了良好的支持。對(duì)數(shù)據(jù)分布,Java提供了一個(gè)URL(Uniform Resource Locator) 對(duì)象, 利用此對(duì)象可打開并訪問網(wǎng)絡(luò)上的對(duì)象,其訪問方式與訪問本地文件系統(tǒng)幾乎完全相同。對(duì)操作分布,Java的客戶機(jī)/ 服務(wù)器模式可以把運(yùn)算從服務(wù)器分散到客戶一端(服務(wù)器負(fù)責(zé)提供查詢結(jié)果,客戶機(jī)負(fù)責(zé)組織結(jié)果的顯示),從而提高整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行效率,增加動(dòng)態(tài)可擴(kuò)充性。Java網(wǎng)絡(luò)類庫是Java 語言為適應(yīng)Internet 環(huán)境而進(jìn)行的擴(kuò)展。另外,為適應(yīng)Internet的不斷發(fā)展,Java還提供了動(dòng)態(tài)擴(kuò)充協(xié)議,以不斷擴(kuò)充Java網(wǎng)絡(luò)類庫。 

  Java的網(wǎng)絡(luò)類庫支持多種Internet協(xié)議,包括Telnet, FTP 和HTTP (WWW),與此相對(duì)應(yīng)的Java網(wǎng)絡(luò)類庫的子類庫為: 

   Java.net 
   Java.net.ftp 
   Java.net.www.content 
   Java.net.www.html 
   Java.net.www.http 

  這些子類庫各自容納了可用于處理Internet協(xié)議的類和方法。其中,java.net用于處理一些基本的網(wǎng)絡(luò)功能,包括遠(yuǎn)程登錄(Telnet);java.net.ftp用于處理ftp協(xié)議;java.net.www.content用于處理WWW 頁面內(nèi)容;java.net.www.html 和java.net.www.http 則分別提供了對(duì)HTML 語言和HTTP 協(xié)議的支持。 

   二、客戶機(jī)/服務(wù)器環(huán)境下的Java應(yīng)用程序 

  客戶機(jī)/服務(wù)器在分布處理過程中,使用基于連接的網(wǎng)絡(luò)通信模式。該通信模式首先在客戶機(jī)和服務(wù)器之間定義一套通信協(xié)議,并創(chuàng)建一Socket類,利用這個(gè)類建立一條可靠的鏈接;然后,客戶機(jī)/服務(wù)器再在這條鏈接上可靠地傳輸數(shù)據(jù)。客戶機(jī)發(fā)出請(qǐng)求,服務(wù)器監(jiān)聽來自客戶機(jī)的請(qǐng)求,并為客戶機(jī)提供響應(yīng)服務(wù)。這就是典型的"請(qǐng)求-- 應(yīng)答" 模式。下面是客戶機(jī)/服務(wù)器的一個(gè)典型運(yùn)作過程: 

  1、服務(wù)器監(jiān)聽相應(yīng)端口的輸入; 

  2、客戶機(jī)發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求; 

  3、服務(wù)器接收到此請(qǐng)求; 

  4、服務(wù)器處理這個(gè)請(qǐng)求,并把結(jié)果返回給客戶機(jī); 

  5、重復(fù)上述過程,直至完成一次會(huì)話過程。 

  按照以上過程,我們使用Java語言編寫一個(gè)分別針對(duì)服務(wù)器和客戶機(jī)的應(yīng)用程序(Application)。該程序在服務(wù)器上時(shí),程序負(fù)責(zé)監(jiān)聽客戶機(jī)請(qǐng)求,為每個(gè)客戶機(jī)請(qǐng)求建立Socket 連接,從而為客戶機(jī)提供服務(wù)。本程序提供的服務(wù)為:讀取來自客戶機(jī)的一行文本,反轉(zhuǎn)該文本,并把它發(fā)回給客戶機(jī)。 

  通過該程序?qū)嵗覀兛吹,使用Java語言設(shè)計(jì)C/S程序時(shí)需要注意以下幾點(diǎn): 

 。1)、 服務(wù)器應(yīng)使用ServerSocket 類來處理客戶機(jī)的連接請(qǐng)求。當(dāng)客戶機(jī)連接到服務(wù)器所監(jiān)聽的端口時(shí),ServerSocket將分配一新的Socket 對(duì)象。這個(gè)新的Socket 對(duì)象將連接到一些新端口,負(fù)責(zé)處理與之相對(duì)應(yīng)客戶機(jī)的通信。然后,服務(wù)器繼續(xù)監(jiān)聽ServerSocket,處理新的客戶機(jī)連接。 

  Socket 和ServerSocket 是Java網(wǎng)絡(luò)類庫提供的兩個(gè)類。 

 。2)、服務(wù)器使用了多線程機(jī)制。Server對(duì)象本身就是一個(gè)線程,它的run()方法是一個(gè)無限循環(huán),用以監(jiān)聽來自客戶機(jī)的連接。每當(dāng)有一個(gè)新的客戶機(jī)連接時(shí),ServerSocket就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的Socket類實(shí)例,同時(shí)服務(wù)器也將創(chuàng)建一新線程,即一個(gè)Connection 對(duì)象,以處理基于Socket 的通信。與客戶機(jī)的所有通信均由這個(gè)Connection 對(duì)象處理。Connection的構(gòu)造函數(shù)將初始化基于Socket 對(duì)象的通信流,并啟動(dòng)線程的運(yùn)行。與客戶機(jī) 的通信以及服務(wù)的提供,均由Connection對(duì)象處理。 

 。3)、客戶機(jī)首先創(chuàng)建一Socket對(duì)象,用以與服務(wù)器通信。之后需創(chuàng)建兩個(gè)對(duì)象:DataInputStream 和PrintStream,前者用以從Socket 的InputStream 輸入流中讀取數(shù)據(jù),后者則用于往Socket的OutputStream 中寫數(shù)據(jù)。最后,客戶機(jī)程序從標(biāo)準(zhǔn)輸入(如:控制臺(tái))中讀取數(shù)據(jù),并把這些數(shù)據(jù)寫到服務(wù)器,在從服務(wù)器讀取應(yīng)答消息,然后把這些應(yīng)答消息寫到準(zhǔn)輸出。 

  以下分別為服務(wù)器和客戶機(jī)端的源程序清單。本程序在NT 4.0 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(TCP/IP)下使用JDK1.1 調(diào)試通過。
[page_break]三、編寫服務(wù)器類Java程序 

// Server.java 

import java.io.*; 
import java.net.*; 

public class Server extends Thread 

 public final static int Default_Port=6543; 
 protectd int port; 
 protectd ServerSockt listen_socket; 

 // 定義出錯(cuò)例程:如果出現(xiàn)異常錯(cuò)誤,退出程序。 

 Public static void fail(Exception e, String msg) 
 { 
  System.err.println(msg + ": " + e); 
  System.exit(1); 
 } 

 // 定義并啟動(dòng)服務(wù)器的Socket 例程,監(jiān)聽客戶機(jī)的連接請(qǐng)求。 

 public Server(int port) 
 { 
  if(port == 0) port = Default_Port; 
  this.port = port; 
  try 
  { 
   listen_socket = new ServerSocket(port); 
  } 

  catch(IOException e) fail(e, "Exception creating server socket"); 
  System.out.println("Server: listening on port" + port); 
  This.start(); 
 } 

 /* 下面為服務(wù)器監(jiān)聽線程的主程序。該線程一直循環(huán)執(zhí)行,監(jiān)聽并接受客戶機(jī)發(fā)出的連接 
  請(qǐng)求。對(duì)每一個(gè)連接,均產(chǎn)生一個(gè)連接對(duì)象與之對(duì)應(yīng),通過Socket 通道進(jìn)行通信。*/ 

 public void run() 
 { 
  try 
  { 
   while(true) 
   { 
    Socket client_socket = listen_socket.accept(); 
    Connection c = new Connection(client_socket); 
   } 
  } 
  catch(IOException e) fail(e,"Exception while listening for connections") 
 } 

 // 啟動(dòng)服務(wù)器主程序 

 public static void main(String args[]) 
 { 
  int port = 0; 
  if (args.length == 1) 
  { 
   try port = Integer.parseInt(args[0]); 
   catch(NumberFormatException e) port = 0; 
  } 
  new Server(port); 
  // End of the main 
 } // End of Server class 

 //以下定義了Connection 類,它是用來處理與客戶機(jī)的所有通信的線程。 

 class Connection extends Thread 
 { 
  protected Socket client; 
  protected DataInputStream in; 
  protected PrintStream out; 
  // 初始化通信流并啟動(dòng)線程 
  public Connection(Socket client_socket) 
  { 
   client = client_socket; 
   try 
   { 
    in = new DataInputStream(client.getinputStream()); 
    out = new PrintStream(client.getOutputStream()); 
   } 
   catch(IOException e) 
   { 
    try client.close(); 
    catch(IOException e2); 
    System.err.println("Exception while getting socket streram: " + e); 
    Return; 
   } 
   this.start; 
  } // End of Connection method 

  // 服務(wù)例程:讀出一行文本;反轉(zhuǎn)文本;返回文本。 
  public void run() 
  { 
   String line; 
   StringBuffer revline; 
   int len; 
   try 
   { 
    for(;;) 
    { 
     // Read a line 
     line = in.readline(); 
     if(line == null) break; 
     // Reverse the line 
     len = line.length(); 
     revline = new StringBuffer(len); 
     for(int i = len-1; i > =0; i--) 
      revline.insert(len-1-I;line.charAt(i)); 
      // Write out the reverse line 
      out.println(revline); 
    } 
   catch(IOException e); 
    finally try client.close(); 
   catch(IOException e2); 
  } 
  // End of run method 
 } 
 // End of Connection class 
  3、編寫客戶機(jī)類Java 程序 

// Client.java 

import java.io.*; 
import java.net.*; 

public class Client extends 

 public static final int Default_Port = 6543; 
 // 定義出錯(cuò)例程 

 public static final void usage() 
 { 
  System.out.println("Usage: Java Client []"); 
  System.exit(0); 
 } 

 public static void main(String args[]) 
 { 
  int port = Default_Port; 
  Socket s = null; 
  // 解析端口參數(shù) 
  if ((args.length != 1)&&(args.length != 2 )) usage(); 
  if (args.length == 1) 
   port = Default_Port; 
  else 
  { 
   try port = Integer.parseInt(args[1]); 
   catch(NumberFormaatException e) usage(); 
  } 
  try{ 
   // 產(chǎn)生一個(gè)Socket ,通過指定的端口與主機(jī)通信。 
   s = new Socket(args[0], port); 
   // 產(chǎn)生用于發(fā)出和接收的文本字符流 
   DataInputStream sin = new DataInputStream(s.getInputStream()); 
   PrintStream sout = new DataInputStream(s.getInputStream()); 
   // 從控制臺(tái)讀入字符流 
   DataInputStream in = new DataInputStream(System.in); 
   // 返回連接的地址和端口 
   ystem.out.println("Connected to"+s.getInetAddress()+":"+ s.getPort()); 
   String line; 
   For(;;) 
   { 
    // 顯示提示符 
    System.out.print(" > "); 
    System.out.flush(); 

    // 讀入控制臺(tái)輸入的一行字符 

    line = in.readline(); 
    if (line == null) break; 
    // 將接收的文本行送至服務(wù)器 
    sout.println(line); 
    // 從服務(wù)器接收一行字符 
    line = sin.readline(); 

    // Check if connection is closed(i.e. for EOF) 

    if(line == null) 
    { 
     System.out.println("Connection closed by server."); 
     Break; 
    } 
    // 在控制臺(tái)上顯示接收的字符 
    System.out.println(line); 
   } 
   // End of for loop 
  } 

  // End of try 

  catch(IOException e ) System.err.println(e); 

  // Always be sure to close the socket 

  finally 
  { 
   try if(s != null) s.close(); 
   catch(IOException e2); 
  } 
 } // End of main 
} // End of Client 
  運(yùn)行該客戶機(jī)程序時(shí),必須以服務(wù)器主機(jī)名作為第一個(gè)參數(shù),服務(wù)器端口號(hào)為第二個(gè)參數(shù),其中服務(wù)器端口號(hào)可缺省。