隨著Java語言的日益流行,特別是Java與Internet Web的密切結合,使它在全球取得了巨大的成功。Java語言以其獨立于平臺、面向對象、分布式、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后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。
針對分布式計算環境,Java通過其網絡類庫提供了良好的支持。對數據分布,Java提供了一個URL(Uniform Resource Locator) 對象, 利用此對象可打開并訪問網絡上的對象,其訪問方式與訪問本地文件系統幾乎完全相同。對操作分布,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還提供了動態擴充協議,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了可用于處理Internet協議的類和方法。其中,java.net用于處理一些基本的網絡功能,包括遠程登錄(Telnet);java.net.ftp用于處理ftp協議;java.net.www.content用于處理WWW 頁面內容;java.net.www.html 和java.net.www.http 則分別提供了對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/服務器在分布處理過程中,使用基于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,并創建一Socket類,利用這個類建立一條可靠的鏈接;然后,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,并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,并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,并把它發回給客戶機。
通過該程序實例我們看到,使用Java語言設計C/S程序時需要注意以下幾點:
(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。然后,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)、服務器使用了多線程機制。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,以處理基于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于Socket 對象的通信流,并啟動線程的運行。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。之后需創建兩個對象:DataInputStream 和PrintStream,前者用以從Socket 的InputStream 輸入流中讀取數據,后者則用于往Socket的OutputStream 中寫數據。最后,客戶機程序從標準輸入(如:控制臺)中讀取數據,并把這些數據寫到服務器,在從服務器讀取應答消息,然后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); } // 定義并啟動服務器的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,監聽并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 //以下定義了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; // 初始化通信流并啟動線程 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 = Default_Port; else { try port = Integer.parseInt(args[1]); catch(NumberFormaatException e) usage(); } try{ // 產生一個Socket ,通過指定的端口與主機通信。 s = new Socket(args[0], port); // 產生用于發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器 sout.println(line); // 從服務器接收一行字符 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 |
運行該客戶機程序時,必須以服務器主機名作為第一個參數,服務器端口號為第二個參數,其中服務器端口號可缺省。