Java编程那些事儿108——网络编程示例1

 

陈跃峰

出自：http://blog.csdn.net/mailbomb

13.3 网络编程示例

         “实践出真知”，所以在进行技术学习时，还是需要进行很多的练习，才可以体会技术的奥妙，下面通过两个简单的示例，演示网络编程的实际使用。

13.3.1质数判别示例

         该示例实现的功能是质数判断，程序实现的功能为客户端程序接收用户输入的数字，然后将用户输入的内容发送给服务器端，服务器端判断客户端发送的数字是否是质数，并将判断的结果反馈给客户端，客户端根据服务器端的反馈显示判断结果。

         质数的规则是：最小的质数是2，只能被1和自身整除的自然数。当用户输入小于2的数字，以及输入的内容不是自然数时，都属于非法输入。

         网络程序的功能都分为客户端程序和服务器端程序实现，下面先描述一下每个程序分别实现的功能：

1、  客户端程序功能：

a)         接收用户控制台输入

b)         判断输入内容是否合法

c)         按照协议格式生成发送数据

d)         发送数据

e)         接收服务器端反馈

f)          解析服务器端反馈信息，并输出

2、  服务器端程序功能：

a)         接收客户端发送数据

b)         按照协议格式解析数据

c)         判断数字是否是质数

d)         根据判断结果，生成协议数据

e)         将数据反馈给客户端

分解好了网络程序的功能以后，就可以设计网络协议格式了，如果该程序的功能比较简单，所以设计出的协议格式也不复杂。

         客户端发送协议格式：

                   将用户输入的数字转换为字符串，再将字符串转换为byte数组即可。

                   例如用户输入16，则转换为字符串“16”，使用getBytes转换为byte数组。

                   客户端发送“quit”字符串代表结束连接

         服务器端发送协议格式：

反馈数据长度为1个字节。数字0代表是质数，1代表不是质数，2代表协议格式错误。

例如客户端发送数字12，则反馈1，发送13则反馈0，发送0则反馈2。

         功能设计完成以后，就可以分别进行客户端和服务器端程序的编写了，在编写完成以后联合起来进行调试即可。

         下面分别以TCP方式和UDP方式实现该程序，注意其实现上的差异。不管使用哪种方式实现，客户端都可以多次输入数据进行判断。对于UDP方式来说，不需要向服务器端发送quit字符串。

         以TCP方式实现的客户端程序代码如下：

                   package example1;

import java.io.*;

import java.net.*;

/**

 * 以TCP方式实现的质数判断客户端程序

 */

public class TCPPrimeClient {

         static BufferedReader br;

         static Socket socket;

         static InputStream is;

         static OutputStream os;

         /**服务器IP*/

         final static String HOST = "127.0.0.1";

         /**服务器端端口*/

         final static int PORT = 10005;

        

         public static void main(String[] args) {

                   init(); //初始化

                   while(true){

                            System.out.println("请输入数字：");

                            String input = readInput(); //读取输入

                            if(isQuit(input)){ //判读是否结束

                                     byte[] b = "quit".getBytes();

                                     send(b);

                                     break; //结束程序

                            }

                            if(checkInput(input)){ //校验合法

                                     //发送数据

                                     send(input.getBytes());

                                     //接收数据

                                     byte[] data = receive();

                                     //解析反馈数据

                                     parse(data);

                            }else{

                                     System.out.println("输入不合法，请重新输入！");

                            }

                   }

                   close();  //关闭流和连接

         }

        

         /**

          * 初始化

          */

         private static void init(){

                   try {

                            br = new BufferedReader(

                                               new InputStreamReader(System.in));

                            socket = new Socket(HOST,PORT);

                            is = socket.getInputStream();

                            os = socket.getOutputStream();

                   } catch (Exception e) {}

         }

        

         /**

          * 读取客户端输入

          */

         private static String readInput(){

                   try {

                            return br.readLine();

                   } catch (Exception e) {

                            return null;

                   }

         }

        

         /**

          * 判断是否输入quit

          * @param input 输入内容

          * @return true代表结束，false代表不结束

          */

         private static boolean isQuit(String input){

                   if(input == null){

                            return false;

                   }else{

                            if("quit".equalsIgnoreCase(input)){

                                     return true;

                            }else{

                                     return false;

                            }

                   }

         }

        

         /**

          * 校验输入

          * @param input 用户输入内容

          * @return true代表输入符合要求，false代表不符合

          */

         private static boolean checkInput(String input){

                   if(input == null){

                            return false;

                   }

                   try{

                            int n = Integer.parseInt(input);

                            if(n >= 2){

                                     return true;

                            }else{

                                     return false;

                            }

                   }catch(Exception e){

                            return false;  //输入不是整数

                   }

         }

        

         /**

          * 向服务器端发送数据

          * @param data 数据内容

          */

         private static void send(byte[] data){

                   try{

                            os.write(data);

                   }catch(Exception e){}

         }

        

         /**

          * 接收服务器端反馈

          * @return 反馈数据

          */

         private static byte[] receive(){

                   byte[] b = new byte[1024];

                   try {

                            int n = is.read(b);

                            byte[] data = new byte[n];

                            //复制有效数据

                            System.arraycopy(b, 0, data, 0, n);

                            return data;

                   } catch (Exception e){}

                   return null;

         }

        

         /**

          * 解析协议数据

          * @param data 协议数据

          */

         private static void parse(byte[] data){

                   if(data == null){

                            System.out.println("服务器端反馈数据不正确！");

                            return;

                   }

                   byte value = data[0]; //取第一个byte

                   //按照协议格式解析

                   switch(value){

                   case 0:

                            System.out.println("质数");

                            break;

                   case 1:

                            System.out.println("不是质数");

                            break;

                   case 2:

                            System.out.println("协议格式错误");

                            break;

                   }

         }

        

         /**

          * 关闭流和连接

          */

         private static void close(){

                   try{

                            br.close();

                            is.close();

                            os.close();

                            socket.close();

                   }catch(Exception e){

                            e.printStackTrace();

                   }

         }

}

         在该代码中，将程序的功能使用方法进行组织，使得结构比较清晰，核心的逻辑流程在main方法中实现。

         以TCP方式实现的服务器端的代码如下：

                   package example1;

import java.net.*;

/**

 * 以TCP方式实现的质数判别服务器端

 */

public class TCPPrimeServer {

         public static void main(String[] args) {

                   final int PORT = 10005;

                   ServerSocket ss  = null;

                   try {

                            ss = new ServerSocket(PORT);

                            System.out.println("服务器端已启动：");

                            while(true){

                                     Socket s = ss.accept();

                                     new PrimeLogicThread(s);

                            }

                   } catch (Exception e) {}

                   finally{

                            try {

                                     ss.close();

                            } catch (Exception e2) {}

                   }

                  

         }

}

package example1;

import java.io.*;

import java.net.*;

/**

 * 实现质数判别逻辑的线程

 */

public class PrimeLogicThread extends Thread {

         Socket socket;

         InputStream is;

         OutputStream os;

        

         public PrimeLogicThread(Socket socket){

                   this.socket = socket;

                   init();

                   start();

         }

         /**

          * 初始化

          */

         private void init(){

                   try{

                            is = socket.getInputStream();

                            os = socket.getOutputStream();

                   }catch(Exception e){}

         }

        

         public void run(){

                   while(true){

                            //接收客户端反馈

                            byte[] data = receive();

                            //判断是否是退出

                            if(isQuit(data)){

                                     break;  //结束循环

                            }

                            //逻辑处理

                            byte[] b = logic(data);

                            //反馈数据

                            send(b);

                   }

                   close();

         }

        

         /**

          * 接收客户端数据

          * @return 客户端发送的数据

          */

         private  byte[] receive(){

                   byte[] b = new byte[1024];

                   try {

                            int n = is.read(b);

                            byte[] data = new byte[n];

                            //复制有效数据

                            System.arraycopy(b, 0, data, 0, n);

                            return data;

                   } catch (Exception e){}

                   return null;

         }

        

         /**

          * 向客户端发送数据

          * @param data 数据内容

          */

         private void send(byte[] data){

                   try{

                            os.write(data);

                   }catch(Exception e){}

         }

        

         /**

          * 判断是否是quit

          * @return 是返回true，否则返回false

          */

         private boolean isQuit(byte[] data){

                   if(data == null){

                            return false;

                   }else{

                            String s = new String(data);

                            if(s.equalsIgnoreCase("quit")){

                                     return true;

                            }else{

                                     return false;

                            }

                   }

         }

        

         private byte[] logic(byte[] data){

                   //反馈数组

                   byte[] b = new byte[1];

                   //校验参数

                   if(data == null){

                            b[0] = 2;

                            return b;

                   }

                   try{

                            //转换为数字

                            String s = new String(data);

                            int n = Integer.parseInt(s);

                            //判断是否是质数

                            if(n >= 2){

                                     boolean flag = isPrime(n);

                                     if(flag){

                                               b[0] = 0;

                                     }else{

                                               b[0] = 1;

                                     }

                            }else{

                                     b[0] = 2;  //格式错误

                                     System.out.println(n);

                            }

                   }catch(Exception e){

                            e.printStackTrace();

                            b[0] = 2;

                   }

                   return b;

         }

        

         /**

          *

          * @param n

          * @return

          */

         private boolean isPrime(int n){

                   boolean b = true;

                   for(int i = 2;i <= Math.sqrt(n);i++){

                            if(n % i == 0){

                                     b = false;

                                     break;

                            }

                   }

                   return b;

         }

        

         /**

          * 关闭连接

          */

         private void close(){

                   try {

                            is.close();

                            os.close();

                            socket.close();

                   } catch (Exception e){}

         }

}

         本示例使用的服务器端的结构和前面示例中的结构一致，只是逻辑线程的实现相对来说要复杂一些，在线程类中的logic方法中实现了服务器端逻辑，根据客户端发送过来的数据，判断是否是质数，然后根据判断结果按照协议格式要求，生成客户端反馈数据，实现服务器端要求的功能。

 

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