java解决服务器应用里的问题

　　现在讨论一下服务器应用(程序)的问题，我把它叫作NameCollecor(名字收集器)。假如多名用户同时尝试提交他们的E-mail地址，那么会发生什么情况呢?若NameCollector使用TCP/IP套接字，那么必须运用早先介绍的多线程机制来实现对多个客户的并发控制。但所有这些线程都试图把数据写到同一个文件里，其中保存了所有E-mail地址。这便要求我们设立一种锁定机制，保证多个线程不会同时访问那个文件。一个“信号机”可在这里帮助我们达到目的，但或许还有一种更简单的方式。

　　如果我们换用数据报，就不必使用多线程了。用单个数据报即可“侦听”进入的所有数据报。一旦监视到有进入的消息，程序就会进行适当的处理，并将答复数据作为一个数据报传回原先发出请求的那名接收者。若数据报半路上丢失了，则用户会注意到没有答复数据传回，所以可以重新提交请求。

　　服务器应用收到一个数据报，并对它进行解读的时候，必须提取出其中的电子函件地址，并检查本机保存的数据文件，看看里面是否已经包含了那个地址(如果没有，则添加之)。所以我们现在遇到了一个新的问题。java似乎没有足够的能力来方便地处理包含了电子函件地址的文件。但是，用C轻易就可以解决这个问题。因此，我们在这儿有机会学习将一个非Java程序同Java程序连接的最简便方式。程序使用的Runtime对象包含了一个名为exec()的方法，它会独立机器上一个独立的程序，并返回一个Process(进程)对象。我们可以取得一个OutputStream，它同这个单独程序的标准输入连接在一起;并取得一个InputStream，它则同标准输出连接到一起。要做的全部事情就是用任何语言写一个程序，只要它能从标准输入中取得自己的输入数据，并将输出结果写入标准输出即可。如果有些问题不能用Java简便与快速地解决(或者想利用原有代码，不想改写)，就可以考虑采用这种方法。亦可使用Java的“固有方法”(Native Method)，但那要求更多的技巧，大家可以参考一下附录A。

　　1. C程序

　　这个非Java应用是用C写成，因为Java不适合作CGI编程;起码启动的时间不能让人满意。它的任务是管理电子函件(E-mail)地址的一个列表。标准输入会接受一个E-mail地址，程序会检查列表中的名字，判断是否存在那个地址。若不存在，就将其加入，并报告操作成功。但假如名字已在列表里了，就需要指出这一点，避免重复加入。大家不必担心自己不能完全理解下列代码的含义。它仅仅是一个演示程序，告诉你如何用其他语言写一个程序，并从Java中调用它。在这里具体采用何种语言并不重要，只要能够从标准输入中读取数据，并能写入标准输出即可。

　　//: Listmgr.c

　　// Used by NameCollector.java to manage

　　// the email list file on the server

　　#include

　　#include

　　#include

　　#define BSIZE 250

　　int alreadyInList(FILE* list, char* name) {

　　char lbuf[BSIZE];

　　// Go to the beginning of the list:

　　fseek(list, 0, SEEK_SET);

　　// Read each line in the list:

　　while(fgets(lbuf, BSIZE, list)) {

　　// Strip off the newline:

　　char * newline = strchr(lbuf, '\\n');

　　if(newline != 0)

　　*newline = '\\0';

　　if(strcmp(lbuf, name) == 0)

　　return 1;

　　}

　　return 0;

　　}

　　int main() {

　　char buf[BSIZE];

　　FILE* list = fopen("emlist.txt", "a+t");

　　if(list == 0) {

　　perror("could not open emlist.txt");

　　exit(1);

　　}

　　while(1) {

　　gets(buf); /* From stdin */

　　if(alreadyInList(list, buf)) {

　　printf("Already in list: %s", buf);

　　fflush(stdout);

　　}

　　else {

　　fseek(list, 0, SEEK_END);

　　fprintf(list, "%s\\n", buf);

　　fflush(list);

　　printf("%s added to list", buf);

　　fflush(stdout);

　　}

　　}

　　} ///:~

　　该程序假设C编译器能接受'//'样式注释(许多编译器都能，亦可换用一个C++编译器来编译这个程序)。如果你的编译器不能接受，则简单地将那些注释删掉即可。

　　文件中的第一个函数检查我们作为第二个参数(指向一个char的指针)传递给它的名字是否已在文件中。在这儿，我们将文件作为一个FILE指针传递，它指向一个已打开的文件(文件是在main()中打开的)。函数fseek()在文件中遍历;我们在这儿用它移至文件开头。fgets()从文件list中读入一行内容，并将其置入缓冲区lbuf——不会超过规定的缓冲区长度BSIZE。所有这些工作都在一个while循环中进行，所以文件中的每一行都会读入。接下来，用strchr()找到新行字符，以便将其删掉。最后，用strcmp()比较我们传递给函数的名字与文件中的当前行。若找到一致的内容，strcmp()会返回0。函数随后会退出，并返回一个1，指出该名字已经在文件里了(注意这个函数找到相符内容后会立即返回，不会把时间浪费在检查列表剩余内容的上面)。如果找遍列表都没有发现相符的内容，则函数返回0。

　　在main()中，我们用fopen()打开文件。第一个参数是文件名，第二个是打开文件的方式;a+表示“追加”，以及“打开”(或“创建”，假若文件尚不存在)，以便到文件的末尾进行更新。fopen()函数返回的是一个FILE指针;若为0，表示打开操作失败。此时需要用perror()打印一条出错提示消息，并用exit()中止程序运行。

　　如果文件成功打开，程序就会进入一个无限循环。调用gets(buf)的函数会从标准输入中取出一行(记住标准输入会与Java程序连接到一起)，并将其置入缓冲区buf中。缓冲区的内容随后会简单地传递给alreadyInList()函数，如内容已在列表中，printf()就会将那条消息发给标准输出(Java程序正在监视它)。fflush()用于对输出缓冲区进行刷新。

　　如果名字不在列表中，就用fseek()移到列表末尾，并用fprintf()将名字“打印”到列表末尾。随后，用printf()指出名字已成功加入列表(同样需要刷新标准输出)，无限循环返回，继续等候一个新名字的进入。

　　记住一般不能先在自己的计算机上编译此程序，再把编译好的内容上载到Web服务器，因为那台机器使用的可能是不同类的处理器和操作系统。例如，我的Web服务器安装的是Intel的CPU，但操作系统是Linux，所以必须先下载源码，再用远程命令(通过telnet)指挥Linux自带的C编译器，令其在服务器端编译好程序。

　　2. Java程序

　　这个程序先启动上述的C程序，再建立必要的连接，以便同它“交谈”。随后，它创建一个数据报套接字，用它“监视”或者“侦听”来自程序片的数据报包。

　　//: NameCollector.java

　　// Extracts email names from datagrams and stores

　　// them inside a file, using Java 1.02.

　　import java.net.*;

　　import java.io.*;

　　import java.util.*;

　　public class NameCollector {

　　final static int COLLECTOR_PORT = 8080;

　　final static int BUFFER_SIZE = 1000;

　　byte[] buf = new byte[BUFFER_SIZE];

　　DatagramPacket dp =

　　new DatagramPacket(buf, buf.length);

　　// Can listen & send on the same socket:

　　DatagramSocket socket;

　　Process listmgr;

　　PrintStream nameList;

　　DataInputStream addResult;

　　public NameCollector() {

　　try {

　　listmgr =

　　Runtime.getRuntime().exec("listmgr.exe");

　　nameList = new PrintStream(

　　new BufferedOutputStream(

　　listmgr.getOutputStream()));

　　addResult = new DataInputStream(

　　new BufferedInputStream(

　　listmgr.getInputStream()));

　　} catch(IOException e) {

　　System.err.println(

　　"Cannot start listmgr.exe");

　　System.exit(1);

　　}

　　try {

　　socket =

　　new DatagramSocket(COLLECTOR_PORT);

　　System.out.println(

　　"NameCollector Server started");

　　while(true) {

　　// Block until a datagram appears:

　　socket.receive(dp);

　　String rcvd = new String(dp.getData(),

　　0, 0, dp.getLength());

　　// Send to listmgr.exe standard input:

　　nameList.println(rcvd.trim());

　　nameList.flush();

　　byte[] resultBuf = new byte[BUFFER_SIZE];

　　int byteCount =

　　addResult.read(resultBuf);

　　if(byteCount != -1) {

　　String result =

　　new String(resultBuf, 0).trim();

　　// Extract the address and port from

　　// the received datagram to find out

　　// where to send the reply:

　　InetAddress senderAddress =

　　dp.getAddress();

　　int senderPort = dp.getPort();

　　byte[] echoBuf = new byte[BUFFER_SIZE];

　　result.getBytes(

　　0, byteCount, echoBuf, 0);

　　DatagramPacket echo =

　　new DatagramPacket(

　　echoBuf, echoBuf.length,

　　senderAddress, senderPort);

　　socket.send(echo);

　　}

　　else

　　System.out.println(

　　"Unexpected lack of result from " +

　　"listmgr.exe");

　　}

　　} catch(SocketException e) {

　　System.err.println("Can't open socket");

　　System.exit(1);

　　} catch(IOException e) {

　　System.err.println("Communication error");

　　e.printStackTrace();

　　}

　　}

　　public static void main(String[] args) {

　　new NameCollector();

　　}

　　} ///:~

　　NameCollector中的第一个定义应该是大家所熟悉的：选定端口，创建一个数据报包，然后创建指向一个DatagramSocket的句柄。接下来的三个定义负责与C程序的连接：一个Process对象是C程序由Java程序启动之后返回的，而且那个Process对象产生了InputStream和OutputStream，分别代表C程序的标准输出和标准输入。和Java IO一样，它们理所当然地需要“封装”起来，所以我们最后得到的是一个PrintStream和DataInputStream。

　　这个程序的所有工作都是在构建器内进行的。为启动C程序，需要取得当前的Runtime对象。我们用它调用exec()，再由后者返回Process对象。在Process对象中，大家可看到通过一简单的调用即可生成数据流：getOutputStream()和getInputStream()。从这个时候开始，我们需要考虑的全部事情就是将数据传给数据流nameList，并从addResult中取得结果。

　　和往常一样，我们将DatagramSocket同一个端口连接到一起。在无限while循环中，程序会调用receive()——除非一个数据报到来，否则receive()会一起处于“堵塞”状态。数据报出现以后，它的内容会提取到String rcvd里。我们首先将该字串两头的空格剔除(trim)，再将其发给C程序。如下所示：

　　nameList.println(rcvd.trim());

　　之所以能这样编码，是因为Java的exec()允许我们访问任何可执行模块，只要它能从标准输入中读，并能向标准输出中写。还有另一些方式可与非Java代码“交谈”，这将在附录A中讨论。

　　从C程序中捕获结果就显得稍微麻烦一些。我们必须调用read()，并提供一个缓冲区，以便保存结果。read()的返回值是来自C程序的字节数。若这个值为-1，意味着某个地方出现了问题。否则，我们就将resultBuf(结果缓冲区)转换成一个字串，然后同样清除多余的空格。随后，这个字串会象往常一样进入一个DatagramPacket，并传回当初发出请求的那个同样的地址。注意发送方的地址也是我们接收到的DatagramPacket的一部分。

　　记住尽管C程序必须在Web服务器上编译，但Java程序的编译场所可以是任意的。这是由于不管使用的是什么硬件平台和操作系统，编译得到的字节码都是一样的。就是Java的“跨平台”兼容能力。