13.3 網絡編程示例
“實踐出真知”，所以在進行技術學習時，還是需要進行很多的練習，才可以體會技術的奧妙，下面通過兩個簡單的示例，演示網絡編程的實際使用。
13.3.1質數判別示例
該示例實現的功能是質數判斷，程序實現的功能為客戶端程序接收用戶輸入的數字，然後將用戶輸入的內容發送給服務器端，服務器端判斷客戶端發送的數字是否是質數，並將判斷的結果反饋給客戶端，客戶端根據服務器端的反饋顯示判斷結果。
質數的規則是：最小的質數是2，只能被1和自身整除的自然數。當用戶輸入小於2的數字，以及輸入的內容不是自然數時，都屬於非法輸入。
網絡程序的功能都分為客戶端程序和服務器端程序實現，下面先描述一下每個程序分別實現的功能：
1、客戶端程序功能：
a）接收用戶控制台輸入
b）判斷輸入內容是否合法
c）按照協議格式生成發送數據
d）發送數據
e）接收服務器端反饋
f）解析服務器端反饋信息，並輸出
2、服務器端程序功能：
a）接收客戶端發送數據
b）按照協議格式解析數據
c）判斷數字是否是質數
d）根據判斷結果，生成協議數據
e）將數據反饋給客戶端
分解好了網絡程序的功能以後，就可以設計網絡協議格式了，如果該程序的功能比較簡單，所以設計出的協議格式也不復雜。
客戶端發送協議格式：
將用戶輸入的數字轉換為字符串，再將字符串轉換為byte數組即可。
例如用戶輸入16，則轉換為字符串“16”，使用getBytes轉換為byte數組。
客戶端發送“quit”字符串代表結束連接
服務器端發送協議格式：
反饋數據長度為1個字節。數字0代表是質數，1代表不是質數，2代表協議格式錯誤。
例如客戶端發送數字12，則反饋1，發送13則反饋0，發送0則反饋2.
功能設計完成以後，就可以分別進行客戶端和服務器端程序的編寫了，在編寫完成以後聯合起來進行調試即可。
下面分別以TCP方式和UDP方式實現該程序，注意其實現上的差異。不管使用哪種方式實現，客戶端都可以多次輸入數據進行判斷。對於UDP方式來說，不需要向服務器端發送quit字符串。
以TCP方式實現的客戶端程序代碼如下：
package example1;
import java.io.*;
import java.net.*;
/**
* 以TCP方式實現的質數判斷客戶端程序
*/
public class TCPPrimeClient {
static BufferedReader br;
static Socket socket;
static InputStream is;
static OutputStream os;
/**服務器IP*/
final static String HOST = "127.0.0.1";
/**服務器端端口*/
final static int PORT = 10005;
public static void main(String[] args) {
init(); //初始化
while(true){
System.out.println("請輸入數字：");
String input = readInput(); //讀取輸入
if(isQuit(input)){ //判讀是否結束
byte[] b = "quit".getBytes();
send(b);
break; //結束程序
}
if(checkInput(input)){ //校驗合法
//發送數據
send(input.getBytes());
//接收數據
byte[] data = receive();
//解析反饋數據
parse(data);
}else{
System.out.println("輸入不合法，請重新輸入！");
}
}
close(); //關閉流和連接
}
/**
* 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) {}
}
/**
* 讀取客戶端輸入
*/
private static String readInput(){
try {
return br.readLine();
} catch (Exception e) {
return null;
}
}
/**
* 判斷是否輸入quit
* @param input 輸入內容
* @return true代表結束，false代表不結束
*/
private static boolean isQuit(String input){
if(input == null){
return false;
}else{
if("quit".equalsIgnoreCase(input)){
return true;
}else{
return false;
}
}
}
/**
* 校驗輸入
* @param input 用戶輸入內容
* @return true代表輸入符合要求，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; //輸入不是整數
}
}
/**
* 向服務器端發送數據
* @param data 數據內容
*/
private static void send(byte[] data){
try{
os.write(data);
}catch(Exception e){}
}
/**
* 接收服務器端反饋
* @return 反饋數據
*/
private static byte[] receive(){
byte[] b = new byte[1024];
try {
int n = is.read(b);
byte[] data = new byte[n];
//復制有效數據
System.arraycopy(b, 0, data, 0, n);
return data;
} catch (Exception e){}
return null;
}
/**
* 解析協議數據
* @param data 協議數據
*/
private static void parse(byte[] data){
if(data == null){
System.out.println("服務器端反饋數據不正確！");
return;
}
byte value = data[0]; //取第一個byte
//按照協議格式解析
switch(value){
case 0:
System.out.println("質數");
break;
case 1:
System.out.println("不是質數");
break;
case 2:
System.out.println("協議格式錯誤");
break;
}
}
/**
* 關閉流和連接
*/
private static void close(){
try{
br.close();
is.close();
os.close();
socket.close();
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
在該代碼中，將程序的功能使用方法進行組織，使得結構比較清晰，核心的邏輯流程在main方法中實現。
以TCP方式實現的服務器端的代碼如下：
package example1;
import java.net.*;
/**
* 以TCP方式實現的質數判別服務器端
*/
public class TCPPrimeServer {
public static void main(String[] args) {
final int PORT = 10005;
ServerSocket ss = null;
try {
ss = new ServerSocket(PORT);
System.out.println("服務器端已啟動：");
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.*;
/**
* 實現質數判別邏輯的線程
*/
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){
//接收客戶端反饋
byte[] data = receive();
//判斷是否是退出
if(isQuit(data)){
break; //結束循環
}
//邏輯處理
byte[] b = logic(data);
//反饋數據
send(b);
}
close();
}
/**
* 接收客戶端數據
* @return 客戶端發送的數據
*/
private byte[] receive(){
byte[] b = new byte[1024];
try {
int n = is.read(b);
byte[] data = new byte[n];
//復制有效數據
System.arraycopy(b, 0, data, 0, n);
return data;
} catch (Exception e){}
return null;
}
/**
* 向客戶端發送數據
* @param data 數據內容
*/
private void send(byte[] data){
try{
os.write(data);
}catch(Exception e){}
}
/**
* 判斷是否是quit
* @return 是返回true，否則返回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){
//反饋數組
byte[] b = new byte[1];
//校驗參數
if(data == null){
b[0] = 2;
return b;
}
try{
//轉換為數字
String s = new String(data);
int n = Integer.parseInt(s);
//判斷是否是質數
if(n >= 2){
boolean flag = isPrime(n);
if(flag){
b[0] = 0;
}else{
b[0] = 1;
}
}else{
b[0] = 2; //格式錯誤
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;
}
/**
* 關閉連接
*/
private void close(){
try {
is.close();
os.close();
socket.close();
} catch (Exception e){}
}
}
本示例使用的服務器端的結構和前面示例中的結構一致，只是邏輯線程的實現相對來說要復雜一些，在線程類中的logic方法中實現了服務器端邏輯，根據客戶端發送過來的數據，判斷是否是質數，然後根據判斷結果按照協議格式要求，生成客戶端反饋數據，實現服務器端要求的功能。
