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語言以其獨立於平台、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台和運行環境。
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,更確切地說是浏覽器/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,客戶機程序從標准輸入(如:控制台)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准輸出。
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 = 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);
// 產生用於發出和接收的文本字符流
DataInputStream sin = new DataInputStream(s.getInputStream());
PrintStream sout = new DataInputStream(s.getInputStream());
// 從控制台讀入字符流
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();
// 讀入控制台輸入的一行字符
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;
}
// 在控制台上顯示接收的字符
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。