使用JAVA編寫網(wǎng)絡(luò)通信程序論文

使用JAVA編寫網(wǎng)絡(luò)通信程序論文

摘要 本文闡述了使用JAVA編程語言對(duì)基于客戶/服務(wù)器模式的應(yīng)用編寫網(wǎng)絡(luò)通信程序，討論了SOCKET機(jī)制、輸入輸出流以及程序?qū)崿F(xiàn)代碼。
關(guān)鍵詞 JAVA，網(wǎng)絡(luò)，SOCKET，APPLET
網(wǎng)絡(luò)上的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多為客戶/服務(wù)器模式，服務(wù)器端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)和圖像等的存儲(chǔ)、維護(hù)、管理以及傳遞，客戶端則負(fù)責(zé)人機(jī)界面的操作、送出需求及顯示收回的數(shù)據(jù)。
下面介紹一下如何使用JAVA來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程：
1) 由于客戶端通過IE同服務(wù)器建立聯(lián)系，所以客戶端使用Applet，服務(wù)器端使用Application；
2) 服務(wù)器應(yīng)設(shè)置成多線程，應(yīng)答多個(gè)客戶的請(qǐng)求；
3) 兩端通信使用SOCKET機(jī)制。
1 Java中輸入/輸出流概念：
過濾流DataInputStream 和DataOutputStream 除了分別作為FilterInputStream 和FilterOutputStream的子類外，還分別實(shí)現(xiàn)了接口DataInput 和DataOutput。接口DataInput 中定義的方法主要包括從流中讀取基本類型的數(shù)據(jù)、讀取一行數(shù)據(jù)、或者讀取指定長度的字節(jié)數(shù)，如readBoolean() readInt()、readLine()、readFully()等。接口DataOutput中定義的方法主要是向流中寫入基本類型的數(shù)據(jù)或者寫入一定長度的字節(jié)數(shù)組，如writeChar()、writeDouble() DataInputStream可以從所連接的輸入流中讀取與機(jī)器無關(guān)的基本類型數(shù)據(jù)，用以實(shí)現(xiàn)一種獨(dú)立于具體平臺(tái)的輸入方式；DataInputStream 可以向所連接的輸出流寫入基本類型的數(shù)據(jù)。
2 Socket 機(jī)制
Socket是面向客戶/服務(wù)器模型設(shè)計(jì)的，網(wǎng)絡(luò)上的兩個(gè)程序通過一個(gè)雙向的通訊連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，這個(gè)雙向鏈路的一端稱為一個(gè)Socket。 Socket通常用來實(shí)現(xiàn)客戶方和服務(wù)方的連接�？蛻舫绦蚩梢韵騍ocket寫請(qǐng)求，服務(wù)器將處理此請(qǐng)求，然后通過Socket將結(jié)果返回給用戶。
Socket通信機(jī)制提供了兩種通訊方式：有聯(lián)接和無聯(lián)接方式，分別面向不同的應(yīng)用需求。使用有聯(lián)接方式時(shí)，通信鏈路提供了可靠的，全雙工的字節(jié)流服務(wù)。在該方式下，通信雙方必須創(chuàng)建一個(gè)聯(lián)接過程并建立一條通訊鏈路，以后的網(wǎng)絡(luò)通信操作完全在這一對(duì)進(jìn)程之間進(jìn)行，通信完畢關(guān)閉此聯(lián)接過程。使用無聯(lián)接方式時(shí)其系統(tǒng)開銷比無聯(lián)接方式小，但通信鏈路提供了不可靠的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，不能保證信源所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)一定能夠到達(dá)信宿。在該方式下，通信雙方不必創(chuàng)建一個(gè)聯(lián)接過程和建立一條通訊鏈路，網(wǎng)絡(luò)通信操作在不同的主機(jī)和進(jìn)程之間轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行。
3 Java語言
Java語言的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：簡單、面向?qū)ο蟆⒍嗑�程、分布性、體系結(jié)構(gòu)中立、安全性等方面。
(1) 簡單性
Java與C 語言非常相近，但Java比C 簡單，它拋棄了C 中的一些不是絕對(duì)必要的功能，如頭文件、預(yù)處理文件、指針、結(jié)構(gòu)、運(yùn)算符重載、多重繼承以及自動(dòng)強(qiáng)迫同型。 Java實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的垃圾收集，簡化了內(nèi)存管理的工作。這使程序設(shè)計(jì)更加簡便，同時(shí)減少了出錯(cuò)的可能。
(2) 面向?qū)ο?BR>Java提供了簡單的類機(jī)制和動(dòng)態(tài)的構(gòu)架模型。對(duì)象中封裝了它的狀態(tài)變量和方法，很好地實(shí)現(xiàn)了模塊化和信息隱藏；而類則提供了一類對(duì)象的原型，通過繼承和重載機(jī)制，子類可以使用或重新定義父類或超類所提供的方法，從而既實(shí)現(xiàn)了代碼的復(fù)用，又提供了一種動(dòng)態(tài)的解決方案。
Java是一種完全面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言，它除了數(shù)組、布爾和字符三個(gè)基本數(shù)據(jù)類型外的其它類都是對(duì)象，它不再支持全局變量。在Java中，如果不創(chuàng)建新類就無法創(chuàng)建程序，Java程序在運(yùn)行時(shí)必須先創(chuàng)建一個(gè)類的實(shí)例，然后才能提交運(yùn)行。
Java同樣支持繼承特性，Java的類可以從其它類中繼承行為，但Java只支持類的單重繼承，即每個(gè)類只能從一個(gè)類中繼承。
Java支持界面，界面允許程序員定義方法但又不立即實(shí)現(xiàn)，一個(gè)類可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)界面，利用界面可以得到多重繼承的許多優(yōu)點(diǎn)而又沒有多重繼承的問題。
(3) 多線程
多線程使應(yīng)用程序可以同時(shí)進(jìn)行不同的操作，處理不同的事件。在多線程機(jī)制中，不同的線程處理不同的任務(wù)，他們之間互不干涉，不會(huì)由于一處等待影響其他部分，這樣容易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)時(shí)交互操作。
Java程序可以有多個(gè)執(zhí)行線程，如可以讓一個(gè)線程進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，而讓另一個(gè)線程與用戶進(jìn)行交互，這樣用戶可以在不中斷計(jì)算線程的前提下與系統(tǒng)進(jìn)行交互。多線程保證了較高的執(zhí)行效率。
(4) 分布性
Java是面向網(wǎng)絡(luò)的語言。通過它提供的類庫可以處理TCP/IP協(xié)議，用戶可以通過URL地址在網(wǎng)絡(luò)上很方便的訪問其他對(duì)象。
(5) 體系結(jié)構(gòu)中立
Java是一種網(wǎng)絡(luò)語言，為使Java程序能在網(wǎng)絡(luò)的任何地方運(yùn)行，Java解釋器生成與體系結(jié)構(gòu)無關(guān)的字節(jié)碼結(jié)構(gòu)的文件格式。Java為了做到結(jié)構(gòu)中立，除生成機(jī)器無關(guān)的字節(jié)碼外，還制定了完全統(tǒng)一的語言文本，如Java的基本數(shù)據(jù)類型不會(huì)隨目標(biāo)機(jī)的變化而變化，一個(gè)整型總是32位，一個(gè)長整型總是64位。
為了使Java的應(yīng)用程序能不依賴于具體的系統(tǒng)，Java語言環(huán)境還提供了用于訪問底層操作系統(tǒng)功能的類組成的包，當(dāng)程序使用這些包時(shí)，可以確保它能運(yùn)行在各種支持Java的平臺(tái)上。
java.lang: 一般的語言包。其中包括用于字符串處理、多線程、異常處理和數(shù)字函數(shù)等的類，該包是實(shí)現(xiàn)Java程序運(yùn)行平臺(tái)的基本包
java.util: 實(shí)用工具包。其中包括哈希表、堆棧、時(shí)間和日期等
java.io: 基于流模型的輸入/輸出包。該包用統(tǒng)一的流模型實(shí)現(xiàn)了各種格式的輸入/輸出，包括文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的輸入/輸出等
java.net: 網(wǎng)絡(luò)包。該包支持TCP/IP協(xié)議，其中提供了socket、URL和WWW的編程接口
java.awt: 抽象窗口工具集。其中實(shí)現(xiàn)了可以跨平臺(tái)的圖形用戶界面組件，包括窗口、菜單、滾動(dòng)條和對(duì)話框等
java.applet: 支持applet程序設(shè)計(jì)的基本包
(6) 安全性
用于網(wǎng)絡(luò)、分布環(huán)境下的Java必須要防止病毒的入侵，Java不支持指針，一切對(duì)內(nèi)存的訪問都必須通過對(duì)象的實(shí)例變量來實(shí)現(xiàn)，這樣就防止了程序員使用欺騙手段訪問對(duì)象的私有成員，同時(shí)也避免了指針操作中容易產(chǎn)生的錯(cuò)誤。
4 JAVA工具
(1) JDK
1) Java編譯器
Java編譯器將Java源代碼文件編譯成可執(zhí)行的Java字節(jié)碼。Java源代碼文件的擴(kuò)展名為 .java，Java編譯器把這種擴(kuò)展名的文件編譯成擴(kuò)展名為.class的文件。源文件中的每個(gè)類在編譯后都將產(chǎn)生一個(gè)class文件，這意味一個(gè)Java源代碼文件可能編譯生成多個(gè)class文件。
2) Java解釋器
Java解釋器對(duì)編譯生成的字節(jié)碼格式的可執(zhí)行程序的運(yùn)行提供支持，它是運(yùn)行非圖形Java程序的命令行工具。
3) Appletviewer
它是Java Applet的簡單測試工具，可使用它來測試Java Applet程序，而不需要WWW瀏覽器的支持。
(2) Visual J
Visual J 集成了可視化界面設(shè)計(jì)、交互式調(diào)試、代碼編輯、聯(lián)機(jī)幫助信息和介紹如何快速掌握該開發(fā)環(huán)境的實(shí)用向?qū)У榷囗?xiàng)功能，同時(shí)具有能充分利用Active X和COM新技術(shù)的優(yōu)勢。利用Visual J 可創(chuàng)建交互性很強(qiáng)的Internet應(yīng)用程序，是難得的Java 開發(fā)系統(tǒng)。

5 客戶機(jī)/服務(wù)器通信的實(shí)現(xiàn)：
(1) Application 同 Applet 的通信
兩端通過Socket機(jī)制進(jìn)行連接：
1) 客戶端的編程流程:
? 打開Socket，新建一個(gè)套接字；
? 為套接字建立一個(gè)輸入和輸出流；
? 根據(jù)服務(wù)器協(xié)議從套接字讀入或向套接字寫入；
? 清除套接字和輸入/輸出流；
2)服務(wù)器端的編程流程:
? 打開Server Socket,創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)器型套接字和一個(gè)普通套接字，服務(wù)器型套接字在指定端口為客戶端請(qǐng)求的Socket 服務(wù)；
? 使用ServerSocket類的accept()方法使服務(wù)器型套接字處于監(jiān)聽狀態(tài)并把監(jiān)聽結(jié)果返回給普通套接字；
? 為該普通套接字創(chuàng)建輸入和輸出流；
? 從輸入和輸出流中讀入或?qū)懭胱止?jié)流，進(jìn)行相應(yīng)的處理，并將結(jié)果返回給客戶端；
? 在客戶端和服務(wù)器工作結(jié)束后關(guān)閉所有的對(duì)象,如服務(wù)器型的套接字,普通套接字,輸入和輸出流。
正是由于Java系統(tǒng)具有基于Socket的靈活通信機(jī)制，因而其應(yīng)用程序能自由地打開和訪問網(wǎng)絡(luò)上的對(duì)象，就象在本地文件系統(tǒng)中一樣。
(2) Applet之間的通信：
Applet之間的通信使用Applet Context類的getApplet()方法。

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