李佳　毛崠博

摘 要：本系統(tǒng)主要利用Java語言，C/S架構(gòu)，并結(jié)合了Socket網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)與Microsoft Office Access（數(shù)據(jù)庫軟件）技術(shù)，選擇TCP傳輸協(xié)議在兩臺計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)了文本與文件的實(shí)時傳輸功能和離線留言功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)計(jì)算機(jī)間的實(shí)時通信。

關(guān)鍵詞：實(shí)時通信；局域網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)編程；服務(wù)器端；客戶端

中圖分類號：TP393.18

1 局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)時通信的發(fā)展概況

目前，國內(nèi)外對局域網(wǎng)內(nèi)通信的發(fā)展情況有一定差別。下面分別從國外和國內(nèi)兩大方面對局域網(wǎng)內(nèi)通信的發(fā)展情況進(jìn)行介紹。

1.1 國外的發(fā)展概況

由于國外的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展相對來講比較成熟，他們對充分利用內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)資源的認(rèn)知比較早，并且很早前就已經(jīng)開發(fā)了相關(guān)的產(chǎn)品，所以現(xiàn)在各種以局域網(wǎng)為單位的實(shí)時通信系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入相對穩(wěn)定發(fā)展階段，在各個大小企業(yè)中也得到了良好的實(shí)際應(yīng)用效果。

1.2 國內(nèi)的發(fā)展概況

在國內(nèi)，企業(yè)對局域網(wǎng)的實(shí)時通信系統(tǒng)認(rèn)知和使用情況并不是很好，在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)文件傳輸和資源共享方面，各個企業(yè)單位還存在很大的缺陷。那么，基于局域網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的產(chǎn)品也就比較少，而且無論是從理論上或?qū)嵺`上，我們的技術(shù)都還不夠完善，所以在企業(yè)中也就沒有得到廣泛的應(yīng)用。

2 相關(guān)理論及基礎(chǔ)技術(shù)

本系統(tǒng)采用了Java編程語言，并結(jié)合了對Socket網(wǎng)絡(luò)編程和Microsoft Office Access數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及TCP傳輸協(xié)議的應(yīng)用。對各技術(shù)具體介紹如下。

2.1 Java語言

Java作為一種程序設(shè)計(jì)語言，它是面向?qū)ο蟮摹Ｍㄟ^網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，我們可以直接或者間接的與其它計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，這就是網(wǎng)絡(luò)編程的目的，要使兩臺計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信需解決兩個主要問題：一個是如何準(zhǔn)確定位網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)地址；另外一個是定位到主機(jī)以后如何有效安全地進(jìn)行通信[1]。

Java是一種提供了比較強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)編程接口的網(wǎng)絡(luò)編程語言。針對不同層次的網(wǎng)絡(luò)通信，Java提供了4大類網(wǎng)絡(luò)功能，其中，TCP/IP是Internet使用的協(xié)議組，而Socket是該協(xié)議組的組合，Socket實(shí)現(xiàn)了兩臺計(jì)算機(jī)之間通過端口來實(shí)現(xiàn)通信，Socket類是在Java.net包中提供的，該包隱藏了Socket的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，使得程序員不需要自己編寫接口程序，就可以快速的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信[2]。

2.2 Socket編程實(shí)現(xiàn)原理

進(jìn)程之間要進(jìn)行通信，那么首先就要建立各自的Socket，每個Socket都可以進(jìn)行讀操作和寫操作，而進(jìn)行讀和寫操作的時候，分別用到的就是Socket中的輸入流和輸出流。

建立連接后，客戶程序就可以向Socket里寫入自己的請求，在一個連接請求被服務(wù)器監(jiān)聽到后，客戶端和服務(wù)器就成功建立了一個通信連接。而在成功建立通信連接的過程中，被本地端口號綁定的客戶端會與一個Socket連接，客戶端可以通過這個Socket的寫操作來通知服務(wù)器，然后通過Socket的讀操作來得到數(shù)據(jù)。服務(wù)器也同樣地得到一個本地端口號，而且它還需要一個新的端口號來監(jiān)聽原始端口上的其它連接請求。而且服務(wù)器也可以給它的本地端口連接一個Socket并通過讀寫操作處理來自客戶端的請求[3]。

2.2.1 建立Socket應(yīng)注意的問題

當(dāng)建立一個通信用的Socket的時候，必須指出通信要使用什么樣的的風(fēng)格，使用什么協(xié)議等，也就是需要注意下面的問題。

（1）在通信過程中是否必須始終面向一個連接，我們把這種情況形象地比作電話，我們打電話的時候首先要和對方的電話建立連接，在整個通話的過程中，我們會一直保持這個連接，直到雙方中的一方掛斷電話。另一種情況就是傳輸數(shù)據(jù)的過程中不需要建立連接，就像發(fā)送電報一樣，直接發(fā)送數(shù)據(jù)就可以了；

（2）在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中是否允許數(shù)據(jù)丟失，有的通信風(fēng)格能夠保證接受到的數(shù)據(jù)順序和發(fā)送時的順序是一致的，而有的不是這樣：既不能保證按順序到達(dá)，也不能保證數(shù)據(jù)是否丟失[4]。

2.2.2 從連接建立到結(jié)束的過程

從連接的建立到連接的結(jié)束，每個Socket應(yīng)用都大致包含以下幾個基本步驟。

服務(wù)器端的Socket綁定于特定的端口，服務(wù)器偵聽Socket等待連接請求?？蛻舳讼蚍?wù)器端和特定端口提交連接請求。服務(wù)器接受連接，產(chǎn)生一新的Socket，綁定到另一端口，由此Socket來處理和客戶端的交互，服務(wù)器繼續(xù)偵聽原來的Socket來接受其他客戶端的連接請求。服務(wù)器端每次當(dāng)建立一個新的Socket連接的時候，主線程就啟動一個新的線程，負(fù)責(zé)服務(wù)器與客戶端的通信；而主線程繼續(xù)等待下一個客戶端的連接。當(dāng)客戶端斷開連接后，子線程釋放其占用的所有Socket資源[5]。

連接成功后客戶端也會產(chǎn)生一個Socket，并通過它來與服務(wù)器端進(jìn)行通信，要注意的是客戶端Socket并不與特定端口綁定。最后，服務(wù)器端和客戶端就通過讀取和寫入各自的Socket來進(jìn)行通信。

2.3 Microsoft Office Access數(shù)據(jù)庫

本設(shè)計(jì)通過對Access數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用，更好的管理用戶信息、用戶列表。用戶可以修改自己的資料和密碼，查看其他用戶資料，隨意添加或刪除用戶。服務(wù)器端可以顯示在線用戶以及所有用戶資料。這所有的通信用戶信息都記錄在數(shù)據(jù)庫里，并以列表形式顯示到界面上，使系統(tǒng)好友界面更直觀、更友善。

2.4 TCP與UDP協(xié)議

TCP與UDP是工作在傳輸層的兩個核心協(xié)議，它們可以為應(yīng)用層提供會話和數(shù)據(jù)報通信服務(wù)。雖然，在本設(shè)計(jì)中，編寫Java應(yīng)用程序時，主要是在第4層也就是在應(yīng)用層上完成的。但是，仍然需要掌握傳輸層的TCP和UDP協(xié)議，因?yàn)檫@將決定我們在編程時使用哪種Java類。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分析

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

根據(jù)調(diào)研，本設(shè)計(jì)需要滿足以下幾個系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)：

（1）實(shí)用性的原則。按照簡單實(shí)用的原則真正為局域網(wǎng)的實(shí)際工作服務(wù)，合理設(shè)計(jì)本系統(tǒng)。

（2）程序可擴(kuò)展性的原則。采用開放的標(biāo)準(zhǔn)和接口，便于將來想要添加更多的功能。

（3）傳輸可靠性的原則。必須為用戶提供可靠的服務(wù)，尤其是要保證傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

（4）友好性的原則。希望本設(shè)計(jì)對計(jì)算機(jī)知識了解很少的用戶也可以使用，所以系統(tǒng)操作上要求簡單方便，便于用戶使用。

3.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用目前比較流行的網(wǎng)絡(luò)通信模型C/S結(jié)構(gòu)。在C/S結(jié)構(gòu)中，服務(wù)器端與客戶端是上級和下級的關(guān)系。服務(wù)器端始終處于被動地等待客戶端提出連接請求，并給予響應(yīng)?？蛻舳嗽谛枰?wù)器的時候就向服務(wù)器提出連接請求。

3.3 系統(tǒng)功能分析

從企業(yè)內(nèi)部的實(shí)用性角度考慮，本系統(tǒng)應(yīng)具備3大基本功能，即局域網(wǎng)內(nèi)點(diǎn)對點(diǎn)文本傳輸功能，離線留言功能和文件傳輸功能。在設(shè)計(jì)時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，使安排布局上具有簡潔、流暢等特點(diǎn)，以及在編程時考慮傳輸?shù)姆€(wěn)定與快捷，真正做到“簡潔、高效、流暢、安全”的使用環(huán)境。根據(jù)以上的功能特點(diǎn)分析，本系統(tǒng)可由兩大模塊來實(shí)現(xiàn)：服務(wù)器端模塊和客戶端模塊。其中，客戶端模塊實(shí)現(xiàn)兩個用戶之間的文本傳輸、離線留言和文件傳輸功能。

4 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)對于主要模塊設(shè)計(jì)部分可以分為三大部分：服務(wù)器端模塊、客戶端模塊和系統(tǒng)功能模塊。其中服務(wù)器端模塊和客戶端模塊的設(shè)計(jì)主要通過套接字來完成服務(wù)器端與客戶端間的連通。功能模塊設(shè)計(jì)主要分為：文本實(shí)時傳輸和文件實(shí)時傳輸兩方面。下面分別對這些模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

4.1 服務(wù)器端與客戶端之間的整體工作模式

本系統(tǒng)通過Socket接口來實(shí)現(xiàn)客戶端、服務(wù)器端之間的通信，Socket是兩個程序進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)通信端點(diǎn)，主要由一個端口號和一個IP地址來標(biāo)識。

服務(wù)器端首先要創(chuàng)建自己的Socket，并要把這個Socket與某一個端口綁定，然后通過accept（）方法監(jiān)聽有無連接請求?？蛻舳送瑯邮紫纫惨獎?chuàng)建自己的Socket，這個Socket會指明服務(wù)器程序所在的IP地址，這時就發(fā)出了自己的連接請求。

4.2 服務(wù)器端詳細(xì)業(yè)務(wù)流程

本系統(tǒng)中，首先服務(wù)器端處于開啟狀態(tài)，時刻監(jiān)聽有無來自客戶端的連接請求。若發(fā)現(xiàn)客戶端發(fā)出連接請求，立即給予響應(yīng)。在服務(wù)器端與客戶端連接后，服務(wù)器端可以查詢在線用戶，查詢所有用戶基本資料、用戶名、密碼等信息。在結(jié)束連接時，關(guān)閉服務(wù)器。

4.3 客戶端詳細(xì)業(yè)務(wù)流程

本系統(tǒng)中，欲使客戶端與服務(wù)器建立連接，首先客戶端需向服務(wù)器發(fā)送一個連接請求，服務(wù)器響應(yīng)其請求后，雙方才能連通。然后，客戶端通過用戶名和密碼進(jìn)行登錄。在登錄之前需要進(jìn)行IP測試，當(dāng)IP測試成功，既與服務(wù)器連接成功，此時客戶端用戶就可以與其他用戶進(jìn)行實(shí)時通信，實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)功能。當(dāng)用戶不進(jìn)行通信時即可結(jié)束線程。

5 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)最大優(yōu)點(diǎn)之一就是界面友好、簡單、用戶列表清晰易操作。即使從沒有使用過本系統(tǒng)的用戶，也可很快上手。所有功能界面都集成到一起，大大減少了界面的數(shù)量以及界面交換的不便。

它的另外一個優(yōu)點(diǎn)就是有很好的可擴(kuò)展性，本設(shè)計(jì)采用的是設(shè)計(jì)模式，很好的運(yùn)用了Java中的繼承和抽象類等特性。這種設(shè)計(jì)模式就使程序有了很好的擴(kuò)展性。當(dāng)想要加一些功能的時候，只要在抽象類中對想要加入功能的方法進(jìn)行聲明，然后再用具體的實(shí)體類去實(shí)現(xiàn)就可以了，而不會對其他的程序造成影響，有很好的獨(dú)立性。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：李佳（1988.01-），山東黃縣人，助理工程師，工學(xué)學(xué)士，研究方向：通信工程。

作者單位：國家新聞出版廣電總局二九二臺，山東青島 266000