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Java 在Client/Server 网络中的应用


  随着Java语言的日益流行,特别是Java与Internet Web的密切结合,使它在全球取得了巨大的成功。Java语言以其独立于平台、面向对象、分布式、多线索及完善的安全机制等特色,成为现代信息系统建设中的良好的开发平台和运行环境。
  
  
    一、Java网络应用模型
  
    和Internet上的许多环境一样,完整的Java应用环境实际上也是一个客户机/服务器环境,更确切地说是浏览器/服务器模型(即Browser/Server模型,简称Web模型)。但与传统的客户机/服务器(C/S) 的二层结构不同,应用Java的Web模型是由三层结构组成的。传统的C/S结构通过消息传递机制,由客户端发出请求给服务器,服务器进行相应处理后经传递机制送回客户端。而在Web模型中,服务器一端被分解成两部分:一部分是应用服务器(Web 服务器),另一部分是数据库服务器。
  
    针对分布式计算环境,Java通过其网络类库提供了良好的支持。对数据分布,Java提供了一个URL(Uniform Resource Locator) 对象, 利用此对象可打开并访问网络上的对象,其访问方式与访问本地文件系统几乎完全相同。对操作分布,Java的客户机/ 服务器模式可以把运算从服务器分散到客户一端(服务器负责提供查询结果,客户机负责组织结果的显示),从而提高整个系统的执行效率,增加动态可扩充性。Java网络类库是Java 语言为适应Internet 环境而进行的扩展。另外,为适应Internet的不断发展,Java还提供了动态扩充协议,以不断扩充Java网络类库。
  
    Java的网络类库支持多种Internet协议,包括Telnet, FTP 和HTTP (WWW),与此相对应的Java网络类库的子类库为:
  
  Java.net
  
  Java.net.ftp
  
  Java.net.www.content
  
  Java.net.www.html
  
  Java.net.www.http
  
    这些子类库各自容纳了可用于处理Internet协议的类和方法。其中,java.net用于处理一些基本的网络功能,包括远程登录(Telnet);java.net.ftp用于处理ftp协议;java.net.www.content用于处理WWW 页面内容;java.net.www.html 和java.net.www.http 则分别提供了对HTML 语言和HTTP 协议的支持。
  
  
    二、客户机/服务器环境下的Java应用程序
  
    客户机/服务器在分布处理过程中,使用基于连接的网络通信模式。该通信模式首先在客户机和服务器之间定义一套通信协议,并创建一Socket类,利用这个类建立一条可靠的链接;然后,客户机/服务器再在这条链接上可靠地传输数据。客户机发出请求,服务器监听来自客户机的请求,并为客户机提供响应服务。这就是典型的"请求-- 应答" 模式。下面是客户机/服务器的一个典型运作过程:
  
    1、服务器监听相应端口的输入;
  
    2、客户机发出一个请求;
  
    3、服务器接收到此请求;
  
    4、服务器处理这个请求,并把结果返回给客户机;
  
    5、重复上述过程,直至完成一次会话过程。
  
    按照以上过程,我们使用Java语言编写一个分别针对服务器和客户机的应用程序(Application)。该程序在服务器上时,程序负责监听客户机请求,为每个客户机请求建立Socket 连接,从而为客户机提供服务。本程序提供的服务为:读取来自客户机的一行文本,反转该文本,并把它发回给客户机。
  
    通过该程序实例我们看到,使用Java语言设计C/S程序时需要注意以下几点:
  
    (1)、 服务器应使用ServerSocket 类来处理客户机的连接请求。当客户机连接到服务器所监听的端口时,ServerSocket将分配一新的Socket 对象。这个新的Socket 对象将连接到一些新端口,负责处理与之相对应客户机的通信。然后,服务器继续监听ServerSocket,处理新的客户机连接。
  
    Socket 和ServerSocket 是Java网络类库提供的两个类。
  
    (2)、服务器使用了多线程机制。Server对象本身就是一个线程,它的run()方法是一个无限循环,用以监听来自客户机的连接。每当有一个新的客户机连接时,ServerSocket就会创建一个新的Socket类实例,同时服务器也将创建一新线程,即一个Connection 对象,以处理基于Socket 的通信。与客户机的所有通信均由这个Connection 对象处理。Connection的构造函数将初始化基于Socket 对象的通信流,并启动线程的运行。与客户机 的通信以及服务的提供,均由Connection对象处理。
  
    (3)、客户机首先创建一Socket对象,用以与服务器通信。之后需创建两个对象:DataInputStream 和PrintStream,前者用以从Socket 的InputStream 输入流中读取数据,后者则用于往Socket的OutputStream 中写数据。最后,客户机程序从标准输入(如:控制台)中读取数据,并把这些数据写到服务器,在从服务器读取应答消息,然后把这些应答消息写到准输出。
  
    以下分别为服务器和客户机端的源程序清单。本程序在NT 4.0 网络环境(TCP/IP)下使用JDK1.1 调试通过。
  
  
    三、编写服务器类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;
  
  // 定义出错例程:如果出现异常错误,退出程序。
  
  Public static void fail(Exception e, String msg)
  
  {
  
      System.err.println(msg + ": " + e);
  
      System.exit(1);
  
  }
  
  // 定义并启动服务器的Socket 例程,监听客户机的连接请求。
  
  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();
  
  }
  
  /* 下面为服务器监听线程的主程序。该线程一直循环执行,监听并接受客户机发出的连接
  
  请求。对每一个连接,均产生一个连接对象与之对应,通过Socket 通道进行通信。*/
  
  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")
  
  }
  
  // 启动服务器主程序
  
  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
  
  file://以下定义了Connection 类,它是用来处理与客户机的所有通信的线程。
  
  class Connection extends Thread
  
  {
  
  protected Socket client;
  
      protected DataInputStream in;
  
          protected PrintStream out;
  
  // 初始化通信流并启动线程
  
  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
  
  // 服务例程:读出一行文本;反转文本;返回文本。
  
  public void run()
  
  {
  
          String line;
  
      StringBuffer revline;
  
  int len;
  
      try
  
  {
  
          for(;;)
  
  {
  
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