Java 在Client/Server 中應用

Java 在Client/Server 中應用[@more@]　　一、Java網路應用模型

　　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/環境，更確切地說是瀏覽器/伺服器模型（即Browser/Server模型，簡稱Web模型）。但與傳統的客戶機/伺服器(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結構透過訊息傳遞機制，由客戶端發出請求給伺服器，伺服器進行相應處理後經傳遞機制送回客戶端。而在Web模型中，伺服器一端被分解成兩部分：一部分是應用伺服器(Web 伺服器)，另一部分是資料庫伺服器。

　　針對分散式計算環境，Java透過其網路類庫提供了良好的支援。對資料分佈，Java提供了一個URL(Uniform Resource Locator) 物件， 利用此物件可開啟並訪問網路上的物件，其訪問方式與訪問本地檔案系統幾乎完全相同。對操作分佈，Java的客戶機/ 伺服器模式可以把運算從伺服器分散到客戶一端（伺服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網路類庫是Java 語言為適應Internet 環境而進行的擴充套件。另外，為適應Internet的不斷髮展，Java還提供了動態擴充協議，以不斷擴充Java網路類庫。

　　Java的網路類庫支援多種Internet協議，包括Telnet, FTP 和HTTP (WWW)，與此相對應的Java網路類庫的子類庫為：

　　　Java.net
　　　Java.net.ftp
　　　Java.net.
　　　Java.net.
　　　Java.net.

　　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路功能，包括遠端登入(Telnet)；java.net.ftp用於處理ftp協議；java.net.用於處理WWW 頁面內容；java.net. 和java.net. 則分別提供了對HTML 語言和HTTP 協議的支援。

　　二、客戶機/伺服器環境下的Java應用程式

　　客戶機/伺服器在分佈處理過程中，使用基於連線的網路通訊模式。該通訊模式首先在客戶機和伺服器之間定義一套通訊協議，並建立一Socket類，利用這個類建立一條可靠的連結；然後，客戶機/伺服器再在這條連結上可靠地傳輸資料。客戶機發出請求，伺服器監聽來自客戶機的請求，併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/伺服器的一個典型運作過程：

　　1、伺服器監聽相應埠的輸入；

　　2、客戶機發出一個請求；

　　3、伺服器接收到此請求；

　　4、伺服器處理這個請求，並把結果返回給客戶機；

　　5、重複上述過程，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伺服器和客戶機的應用程式（Application）。該程式在伺服器上時，程式負責監聽客戶機請求，為每個客戶機請求建立Socket 連線，從而為客戶機提供服務。本程式提供的服務為：讀取來自客戶機的一行文字，反轉該文字，並把它發回給客戶機。

　　透過該程式例項我們看到，使用Java語言設計C/S程式時需要注意以下幾點：

　　（1）、 伺服器應使用ServerSocket 類來處理客戶機的連線請求。當客戶機連線到伺服器所監聽的埠時，ServerSocket將分配一新的Socket 物件。這個新的Socket 物件將連線到一些新埠，負責處理與之相對應客戶機的通訊。然後，伺服器繼續監聽ServerSocket，處理新的客戶機連線。

　　Socket 和ServerSocket 是Java網路類庫提供的兩個類。

　　（2）、伺服器使用了多執行緒機制。Server物件本身就是一個執行緒，它的run()方法是一個無限迴圈，用以監聽來自客戶機的連線。每當有一個新的客戶機連線時，ServerSocket就會建立一個新的Socket類例項，同時伺服器也將建立一新執行緒，即一個Connection 物件，以處理基於Socket 的通訊。與客戶機的所有通訊均由這個Connection 物件處理。Connection的建構函式將初始化基於Socket 物件的通訊流，並啟動執行緒的執行。與客戶機 的通訊以及服務的提供，均由Connection物件處理。

　　（3）、客戶機首先建立一Socket物件，用以與伺服器通訊。之後需建立兩個物件：DataInputStream 和PrintStream，前者用以從Socket 的InputStream 輸入流中讀取資料，後者則用於往Socket的OutputStream 中寫資料。最後，客戶機程式從標準輸入（如：控制檯）中讀取資料，並把這些資料寫到伺服器，在從伺服器讀取應答訊息，然後把這些應答訊息寫到準輸出。

　　以下分別為伺服器和客戶機端的源程式清單。本程式在NT 4.0 網路環境（TCP/IP）下使用JDK1.1 除錯透過。

　　三、編寫伺服器類Java程式

　　// 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，退出程式。

　　Public static void fail(Exception e, String msg)
　　{
　　System.err.println(msg + ": " + e);
　　System.exit(1);
　　}

　　// 定義並啟動伺服器的Socket 例程，監聽客戶機的連線請求。

　　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();
　　}

　　/* 下面為伺服器監聽執行緒的主程式。該執行緒一直迴圈執行，監聽並接受客戶機發出的連線
　　請求。對每一個連線，均產生一個連線物件與之對應，透過Socket 通道進行通訊。*/

　　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")
　　}