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基于JXTA的P2P应用开发


  P2P计算被Intel喻为第三代网络革命的“点对点分散式网络架构”。JXTA是Sun旨在建立P2P通用技术基础的计划,定义了一组P2P协议。本文以一个简单的聊天应用为例,介绍基于JXTA的P2P应用开发。
  概述
  P2P即Peer-to-Peer,称为对等连接或对等网络,是一种点对点计算模式。JXTA是项目创始人、Sun首席科学家Bill Joy二十多年酝酿的结晶,“JXTA技术是网络编程和计算的平台,用以解决现代分布计算尤其是P2P计算中出现的问题。”JXTA协议是一组为P2P网络计算而设计的协议,共六种。这六种协议分别是:Peer Discovery Protocol,Peer Resolver Protocol,Peer Information Protocol,Peer Membership Protocol,Pipe Binding Protocol,以及Peer Endpoint Protocol。利用这些协议,我们可以让消息跨越多个网络,发送到网络上的任意其他Peer。这些协议是所有Java P2P应用的基础,请参见图一的JXTA应用体系(该图来自jxta.org)。
   
  图一:JXTA应用体系
  本文的例子是一个基于JXTA的P2P应用,Peer可以利用它聊天。它允许Peer把自己注册到网络上,发送消息给其他Peer,或者从其他Peer接收消息。
  编写JXTA应用要求JXTA内核以jxta.jar JAR文件的形成存在。(jxta.jar文件可以从http://download.jxta.org/下载。)jxta.jar文件必须在CLASSPATH中。
  
  构造JXTA应用并不是一件很复杂的事情。只需实现net.jxta.platform.Application接口,并提供该接口定义的三个方法:init(),startApp()和stopApp()。下面显示的SimpleJXTA类就是一个最简单的JXTA应用(注意,程序必须导入net.jxta.document.Advertisement类和net.jxta.peergroup.PeerGroup接口,init()方法需要它们)。
  
  // 最简单的JXTA应用
  import net.jxta.platform.Application;
  import net.jxta.document.Advertisement;
  import net.jxta.peergroup.PeerGroup;
  
  public class SimpleJXTA implements Application {
  public void init(PeerGroup group,
   Advertisement adv) {
  }
  public int startApp(String[] args) {
   return 0;
  }
  public void stopApp() {
  }
  }
  作为一个Java应用,上面的程序是否遗漏了static void main()方法呢?其实,与普通Java应用相比,JXTA应用的运行方式有所不同。JXTA应用要求启动JXTA平台。JXTA平台启动之后,它将启动所有在jxtaConfig配置文件中指定的应用。JXTA平台启动一个应用时,首先调用应用的init()方法,接着调用startApp()方法。
  JXTA聊天程序
  本文的聊天应用改编自JXTA Shell软件包的Talk程序,设计这个应用的主要目的是为了学习JXTA编程。它很简单,与基于Java Socket的许多聊天应用相比,它缺少许多高级特性,且不具备强健的错误控制机制。然而,这个程序用到了许多重要的JXTA类和接口,初学者可以由此开始深入了解JXTA。
  程序有一个很简单的GUI,如图二所示。
   
  图二:程序界面
  所有来自聊天用户的消息,格式为“[用户名字] 消息”。聊天程序本身报告的信息都以“->”开头。
  
  聊天程序的业务规则为:
  
  ● 用户在登录文本框中输入自己的名字,并点击“登录”按钮登录。
  
  ● 用户名字必须唯一,任何两个用户不能有相同的名字。如果某个用户输入的名字正在被其他用户使用,则应用将报告该信息,正在试图登录的用户必须改变自己的名字。
  ● 成功登录后,用户在消息输入框中输入消息。所有消息将以广播的形式发送给当前已经登录的所有用户,包括消息发送者本身。
  登录
  登录的目的不是进行身份验证,任何拥有聊天程序的人都可以加入聊天。登录的目的是为了让其他用户知道当前用户的存在,使得聊天程序能够发送消息,或者从其他聊天用户接收消息。
  消息通过管道从一个Peer传递到另一个Peer。管道由net.jxta.pipe包里面的Pipe接口描述。管道是在两个JXTA应用或服务之间传递消息的核心机制,它为两个Peer之间的通信提供了简单的、单向的、异步的通道。换句话说,管道把多个Peer终端连接到了一起。接收端称为输入管道,发送端称为输出管道。要让输出管道能够把消息发送到接收管道,两个管道首先必须互相认知对方。例如,聊天应用的一个实例能够把消息发送给另一个实例之前,两个实例必须互相认知对方。应用的一个实例必须把自己“介绍给”其他实例。这是如何完成的呢?
  在JXTA术语中,让其他Peer知道某个Peer已经在线叫做广告(advertising)。从技术上看,advertising意味着把一个广告发送给网络上的所有用户。这里的广告可以是任意网络资源的标识符,可以用来描述各种核心对象,例如Peer、PeerGroup、Service、Pipe、Content或Endpoint。JXTA广告是与平台无关的,一般以XML文档的形式提供。
  
  在聊天程序中,由于管道是信息交换的核心对象,PipeAdvertisement代表着各个聊天用户。PipeAdvertisement描述了一个管道通信通道,管道服务利用它创建关联的输入和输出管道终端。
  
  当一个Peer发送它的广告给另一个Peer,它可以期待另一个Peer的回应,即发回它的广告。按照这种方式,双方都将拥有对方的广告。广告由应用缓冲,以便以后使用,当应用需要广播一个消息时会用到这些缓冲的广告。JXTA自动在cm子目录的特定目录下,以文件的形式(文件名字唯一)缓冲广告。对于本文的聊天应用,JXTA创建了一个名为e7d1115b的目录。在这个目录下,有子目录Adv、Groups、PeerInfo、Peers、private、public和tmp,如图三所示。所有与聊天应用联系的Peer的所有PipeAdvertisement都保存在Adv目录下,包括聊天应用自己的PipeAdvertisement。
  
  图三:cm目录结构
  当一个用户登录,聊天应用首先检查所有本地缓冲的PipeAdvertisement。如果其中一个缓冲的PipeAdvertisement的用户名字与聊天用户输入的名字相同,则聊天应用将向用户提示名字已经被使用。这种提示可能是错误的,因为以前使用该用户名字的远程用户当时不一定登录。另外,由于聊天应用缓冲了它自己的PipeAdvertisement,用户不能在下一次会话中使用同一个名字。因此,如果必要,在启动应用之前可以清除Adv目录。
  当聊天应用搜索完所有本地缓冲的PipeAdvertisement,且不能找到匹配的用户名字时,它将把搜索扩展到远程用户。如果用户名字已经被某个远程用户使用,聊天应用将向试图登录的用户提示该名字不可用。
  至此为止,聊天应用已经可以发送消息。为了接收消息,必须启动执行监听任务的线程。
  
  sendAll()方法提取所有本地缓冲的PipeAdvertisement,以用户输入的文字为基础构造出一个消息,然后把消息发送给每一个PipeAdvertisement已经缓冲的远程用户。首先,sendAll()方法获取发送者的用户名字。接着,sendAll()方法调用getAllPipeAd()方法,获取一个包含所有本地缓冲的PipeAdvertisement的Vector。然后,sendAll()方法利用循环依次访问各个PipeAdvertisement,利用Pipe接口的createOutputPipe()方法构造一个OutputPipe对象。调用createOutputPipe()方法时传入找到的PipeAdvertisement。如下所示:
  
  // 广播广告
  int length = pipes.size();
  for (int i = 0; i<length; i++) {
  PipeAdvertisement adv = (PipeAdvertisement) pipes.get(i);
  OutputPipe pipeOut = null;
  try {
   // 1000这个值仅用于测试,
   // 可能需要等待更长时间
   pipeOut = pipe.createOutputPipe(adv, Pipe.NonBlocking, 1000);
  } catch (Exception e) { }
  如果成功地创建了OutputPipe对象,接下来开始构造Message对象:
  
  if (pipeOut != null) {
  Message msg = null;
  String userInput = null;
  InputStream inputStream = null;
  try {
   // 构造一个消息
   msg = pipe.createMessage();
  Message对象的push()方法用来以InputStream的形式插入一组数据。因此,先把用户消息(messageBox.getText())转换成一个Byte数组,再转换成ByteArrayInputStream,然后,把InputStream以参数的形式提供给push()方法。另外,我们还要在消息中加入发送者的名字。为此,先从sender字符串构造出另一个InputStream,再把它作为参数传递给push()方法:
  inputStream = new ByteArrayInputStream(
   messageBox.getText().getBytes());
  msg.push(SENDER_TEXT, inputStream);
  inputStream = new ByteArrayInputStream(sender.getBytes());
  msg.push(SENDER_ID, inputStream);
  准备好Message对象之后,把它作为参数传递给OutputPipe类的send()方法,把消息发送给接收的Peer:
  pipeOut.send(msg);
  最后,关闭OutputPipe:
  pipeOut.close();
  run()方法执行与sendAll()方法相反的操作。run()方法创建一个InputPipe,监听传入的消息,提取出Message对象的用户名字和内容,并调用toDisplay()方法显示出消息。
  首先,run()方法利用当前Pipe对象(pipe)的createInputPipe()方法创建一个InputPipe。如果createInputPipe()方法返回null,则显示“不能打开InputPipe”错误信息;反之,如果成功地创建了InputPipe,run()方法开始一个无结束条件的while循环,监听传入的消息,如下所示:
  
  // 监听传入的消息
  while
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