Java在Client/Server網絡中的應用 – JAVA編程語言程序開發技術文章

  隨著Java語言的日益流行,特別是Java與Internet Web的密切結合,使它在全球取得瞭巨大的成功。Java語言以其獨立於平臺、面向對象、分佈式、多線索及完善的安全機制等特色,成為現代信息系統建設中的良好的開發平臺和運行環境。

   一、Java網絡應用模型

  和Internet上的許多環境一樣,完整的Java應用環境實際上也是一個客戶機/服務器環境,更確切地說是瀏覽器/服務器模型(即Browser/Server模型,簡稱Web模型)。但與傳統的客戶機/服務器(C/S) 的二層結構不同,應用Java的Web模型是由三層結構組成的。傳統的C/S結構通過消息傳遞機制,由客戶端發出請求給服務器,服務器進行相應處理後經傳遞機制送回客戶端。而在Web模型中,服務器一端被分解成兩部分:一部分是應用服務器(Web 服務器),另一部分是數據庫服務器。

  針對分佈式計算環境,Java通過其網絡類庫提供瞭良好的支持。對數據分佈,Java提供瞭一個URL(Uniform Resource Locator) 對象, 利用此對象可打開並訪問網絡上的對象,其訪問方式與訪問本地文件系統幾乎完全相同。對操作分佈,Java的客戶機/ 服務器模式可以把運算從服務器分散到客戶一端(服務器負責提供查詢結果,客戶機負責組織結果的顯示),從而提高整個系統的執行效率,增加動態可擴充性。Java網絡類庫是Java 語言為適應Internet 環境而進行的擴展。另外,為適應Internet的不斷發展,Java還提供瞭動態擴充協議,以不斷擴充Java網絡類庫。

  Java的網絡類庫支持多種Internet協議,包括Telnet, FTP 和HTTP (WWW),與此相對應的Java網絡類庫的子類庫為:

   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瞭可用於處理Internet協議的類和方法。其中,java.net用於處理一些基本的網絡功能,包括遠程登錄(Telnet);java.net.ftp用於處理ftp協議;java.net.www.content用於處理WWW 頁面內容;java.net.www.html 和java.net.www.http 則分別提供瞭對HTML 語言和HTTP 協議的支持。

   二、客戶機/服務器環境下的Java應用程序

  客戶機/服務器在分佈處理過程中,使用基於連接的網絡通信模式。該通信模式首先在客戶機和服務器之間定義一套通信協議,並創建一Socket類,利用這個類建立一條可靠的鏈接;然後,客戶機/服務器再在這條鏈接上可靠地傳輸數據。客戶機發出請求,服務器監聽來自客戶機的請求,並為客戶機提供響應服務。這就是典型的”請求– 應答” 模式。下面是客戶機/服務器的一個典型運作過程:

  1、服務器監聽相應端口的輸入;

  2、客戶機發出一個請求;

  3、服務器接收到此請求;

  4、服務器處理這個請求,並把結果返回給客戶機;

  5、重復上述過程,直至完成一次會話過程。

  按照以上過程,我們使用Java語言編寫一個分別針對服務器和客戶機的應用程序(Application)。該程序在服務器上時,程序負責監聽客戶機請求,為每個客戶機請求建立Socket 連接,從而為客戶機提供服務。本程序提供的服務為:讀取來自客戶機的一行文本,反轉該文本,並把它發回給客戶機。

  通過該程序實例我們看到,使用Java語言設計C/S程序時需要註意以下幾點:

  (1)、 服務器應使用ServerSocket 類來處理客戶機的連接請求。當客戶機連接到服務器所監聽的端口時,ServerSocket將分配一新的Socket 對象。這個新的Socket 對象將連接到一些新端口,負責處理與之相對應客戶機的通信。然後,服務器繼續監聽ServerSocket,處理新的客戶機連接。

  Socket 和ServerSocket 是Java網絡類庫提供的兩個類。

  (2)、服務器使用瞭多線程機制。Server對象本身就是一個線程,它的run()方法是一個無限循環,用以監聽來自客戶機的連接。每當有一個新的客戶機連接時,ServerSocket就會創建一個新的Socket類實例,同時服務器也將創建一新線程,即一個Connection 對象,以處理基於Socket 的通信。與客戶機的所有通信均由這個Connection 對象處理。Connection的構造函數將初始化基於Socket 對象的通信流,並啟動線程的運行。與客戶機 的通信以及服務的提供,均由Connection對象處理。

  (3)、客戶機首先創建一Socket對象,用以與服務器通信。之後需創建兩個對象:DataInputStream 和PrintStream,前者用以從Socket 的InputStream 輸入流中讀取數據,後者則用於往Socket的OutputStream 中寫數據。最後,客戶機程序從標準輸入(如:控制臺)中讀取數據,並把這些數據寫到服務器,在從服務器讀取應答消息,然後把這些應答消息寫到準輸出。

  以下分別為服務器和客戶機端的源程序清單。本程序在NT 4.0 網絡環境(TCP/IP)下使用JDK1.1 調試通過。
  三、編寫服務器類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;

 // 定義出錯例程:如果出現異常錯誤,退出程序。

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

 // 定義並啟動服務器的Socket 例程,監聽客戶機的連接請求。

 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();
 }

 /* 下面為服務器監聽線程的主程序。該線程一直循環執行,監聽並接受客戶機發出的連接
  請求。對每一個連接,均產生一個連接對象與之對應,通過Socket 通道進行通信。*/

 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”)
 }

 // 啟動服務器主程序

 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

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

 class Connection extends Thread
 {
  protected Socket client;
  protected DataInputStream in;
  protected PrintStream out;
  // 初始化通信流並啟動線程
  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

  // 服務例程:讀出一行文本;反轉文本;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
  if ((args.length != 1)&&(args.length != 2 )) usage();
  if (args.length == 1)
   port = Defau

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