Java在C/S网络中的应用

随着Java语言的日益流行，特别是Java与InternetWeb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，Java网络应用结构模型如图所示：
HTTP
TCP/IP

Java网络应用模型
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(UniformResourceLocator)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，然后大这些应答消息写到到准输出。

以下本别为服务器和客户机端的源程序清单。本程序在NT4.0网络环境（TCP/IP）下使用JDK1.1调试通过。

----1．编写服务器类Java程序

//Server.java
importjava.io.*;
importjava.net.*;

publicclassServerextendsThread
{
publicfinalstaticintDefault_Port=6543;
protectdintport;
protectdServerSockrtlisten_socket;

//定义出错例程：
如果出现异常错误，退出程序。
Publicstaticvoidfail(Exceptione,Stringmsg)
{
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。
publicServer(intport)
{
if(port==0)port=Default_Port;
this.port=port;
try
{
listen_socket=newServerSocket(port);
}
catch(IOExceptione)fail(e,
"Exceptioncreatingserversocket");
System.out.println("Server:
listeningonport"+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。

*/
publicvoidrun()
{
try
{
while(true)
{
Socketclient_socket=listen_socket.accept();
Connectionc=newConnection(client_socket);
}
}
catch(IOExceptione)fail
(e,"Exceptionwhilelisteningforconnections")
}

//启动服务器主程序
publicstaticvoidmain(Stringargs[])
{
intport=0;
if(args.length==1)
{
tryport=Integer.parseInt(args[0]);
catch(NumberFormatExceptione)port=0;
}
newServer(port);
}//Endofthemain
}//EndofServerclass

//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。
classConnectionextendsThread
{
protectedSocketclient;
protectedDataInputStreamin;
protectedPrintStreamout;

//初始化通信流并启动线程
publicConnection(Socketclient_socket)
{
client=client_socket;
try
{
in=newDataInputStream(client.getinputStream());
out=newPrintStream(client.getOutputStream());
}
catch(IOExceptione)
{
tryclient.close();
catch(IOExceptione2);
System.err.println
("Exceptionwhilegettingsocketstreram:"+e);
Return;
}
this.start;
}//EndofConnectionmethod

//服务例程：读出一行文本；
反转文本；返回文本。
publicvoidrun()
{
Stringline;
StringBufferrevline;
intlen;

try
{
for(;;)
{
//Readaline
line=in.readline();
if(line==null)break;

//Reversetheline
len=line.length();
revline=newStringBuffer(len);
for(inti=len-1;i>=0;i--)
revline.insert(len-1-I;line.charAt(i));

//Writeoutthereverseline
out.println(revline);
}
catch(IOExceptione);
finallytryclient.close();
catch(IOExceptione2);
}//Endofrunmethod
}//EndofConnectionclass


2．编写客户机类Java程序
//Client.java
importjava.io.*;
importjava.net.*;

publicclassClientextends
{
publicstaticfinalintDefault_Port=6543;

//定义出错例程
publicstaticfinalvoidusage()
{
System.out.println("Usage:
JavaClient[]");
System.exit(0);
}

publicstaticvoidmain(Stringargs[])
{
intport=Default_Port;
Sockets=null;

//解析端口参数
if((args.length!=1)&&
(args.length!=2))usage();
if(args.length==1)
port=Default_Port;
else
{
tryport=Integer.parseInt(args[1]);
catch(NumberFormaatExceptione)usage();
}

try{
//产生一个Socket，
通过指定的端口与主机通信。
s=newSocket(args[0],port);

//产生用于发出和接收的文本字符流
DataInputStreamsin=new
DataInputStream(s.getInputStream());
PrintStreamsout=new
DataInputStream(s.getInputStream());

//从控制台读入字符流
DataInputStreamin=new
DataInputStream(System.in);

//返回连接的地址和端口
System.out.println("Connected
to"+s.getInetAddress()
+":"+s.getPort());
Stringline;

For(;;)
{
//显示提示符
System.out.print(">");
System.out.flush();

//读入控制台输入的一行字符
line=in.readline();
if(line==null)break;

//将接收的文本行送至服务器
sout.println(line);

//从服务器接收一行字符
line=sin.readline();

//Checkifconnectionis
closed(i.e.forEOF)
if(line==null)
{
System.out.println("Connectionclosedbyserver.");
Break;
}

//在控制台上显示接收的字符
System.out.println(line);
}//Endofforloop
}//Endoftry

catch(IOExceptione)System.err.println(e);

//Alwaysbesuretoclosethesocket
finally
{
tryif(s!=null)s.close();
catch(IOExceptione2);
}
}//Endofmain
}//EndofClient

运行该客户机程序时，必须以服务器主机名作为第一个参数，服务器端口号为第二个参数，其中服务器端口号可缺省。