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。