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第一部分：Java网络编程知识

(一)简单的Http请求

一般浏览网页时，使用的时Ip地址，而IP(Internet Protocol，互联网协议)目前主要是IPv4和IPv6.

IP地址是一个32位整数，一般分成4个八位二进制，为了方便记忆一般将八位整数换算为一个0-255的十进制整数。

InetAddressTest

利用Http的这些知识就可以实现一个多线程下载器，以及爬虫的基础向web站点发送GET/POST请求：

(1)一个简单的多线程下载器

1 import java.net.*;2 importjava.io.RandomAccessFile;3 importjava.io.InputStream;4 public classDownUtil5 {6 //下载路径

7 privateString path;8 //指定下载文件存储的位置

9 privateString targetFile;10 //定义使用多少线程下载

11 private intthreadNum;12 //定义下载线程对象

13 privateDownThread[] threads;14 //定义下载文件的总大小

15 private intfileSize;16

17 public DownUtil(String path,String target,intthreadNum)18 {19 this.path =path;20 this.targetFile=target;21 this.threadNum=threadNum;22 //初始化threads数组

23 threads=newDownThread[threadNum];24 }25 public void download() throwsException26 {27 URL url = newURL(path);28 HttpURLConnection conn =(HttpURLConnection) url.openConnection();29 conn.setConnectTimeout(5*1000);30 conn.setRequestMethod("GET");31 conn.setRequestProperty(32 "Accept",33 "image/gift,image/jpeg,image/pjpeg,image/pjpeg"

34 +"application/x-shockwave-flash,application/xaml+xml"

35 +"application/vnd.ms-xpsdocument,application/x-ms-xbap"

36 +"application/x-ms-application,application/vnd.ms-excel"

37 +"application/vnd.ms-powerpoint,application/msword,*/*"

38 );39 conn.setRequestProperty("Accept-Language","zh-CN");40 conn.setRequestProperty("Charset","UTF-8");41 conn.setRequestProperty("Connection","Keep-Alive");42 //获得文件大小

43 fileSize =conn.getContentLength();44 conn.disconnect();45 int currentPartSize=fileSize/threadNum+1;46 RandomAccessFile file = new RandomAccessFile(targetFile,"rw");47 //设置本地文件大小

48 file.setLength(fileSize);49 file.close();50 for(int i=0;i

53 int startPos = i*currentPartSize;54 //每个线程使用一个RandomAccessFile下载

55 RandomAccessFile currentPart=new RandomAccessFile(targetFile,"rw");56 //定位线程下载的位置

57 currentPart.seek(startPos);58 //创建下载线程

59 threads[i]=newDownThread(startPos,currentPartSize,currentPart);60 //启动线程

61 threads[i].start();62 }63 }64 //获取下载的完成比

65 public doublegetCompleteRate()66 {67 //统计多个线程已经下载的总大小

68 int sumSize=0;69 for(int i=0;i

78 private intstartPos;79 //当前线程负责下载的文件的大小

80 private intcurrentPartSize;81 //当前线程需要下载文件块

82 privateRandomAccessFile currentPart;83 //定义该现场当前已经下载的字节数

84 public intlength;85 public DownThread(int startPos,intcurrentPartSize,RandomAccessFile currentPart)86 {87 this.startPos=startPos;88 this.currentPartSize=currentPartSize;89 this.currentPart=currentPart;90 }91 public voidrun()92 {93 try

94 {95 URL url = newURL(path);96 HttpURLConnection conn =(HttpURLConnection) url.openConnection();97 conn.setConnectTimeout(5*1000);98 conn.setRequestMethod("GET");99 conn.setRequestProperty(100 "Accept",101 "image/gift,image/jpeg,image/pjpeg,image/pjpeg"

102 +"application/x-shockwave-flash,application/xaml+xml"

103 +"application/vnd.ms-xpsdocument,application/x-ms-xbap"

104 +"application/x-ms-application,application/vnd.ms-excel"

105 +"application/vnd.ms-powerpoint,application/msword,*/*"

106 );107 conn.setRequestProperty("Accept-Language","zh-CN");108 conn.setRequestProperty("Charset","UTF-8");109 InputStream inStream=conn.getInputStream();110 //跳过startPos个字节，只下载自己负责的那部分文件

111 inStream.skip(this.startPos);112 byte[] buffer=new byte[1024];113 int hasRead=0;114 //读取网络数据，并写入文件

115 while(length

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(2)发生GET/POST请求

1 importjava.net.URLConnection;2 importjava.net.URL;3 importjava.util.Map;4 importjava.util.List;5 importjava.io.BufferedReader;6 importjava.io.InputStreamReader;7 importjava.io.PrintWriter;8 classGetPostTest9 {10 /**

11 *想指定URL发送GET请求12 *@paramurl 发送请求的URL13 *@paramparam 请求参数，格式满足key=value&key2=value2的形式14 *@returnURL 代表远程资源的响应15 */

16 public staticString sendGet(String url,String param)17 {18 String result = "";19 String urlName=url+"?"+param;20 try

21 {22 URL realUrl=newURL(urlName);23 //打开和URL之间的连接

24 URLConnection conn=realUrl.openConnection();25 //设置通用的请求属性

26 conn.setRequestProperty("accept","*/*");27 conn.setRequestProperty("connection","Keep-Alive");28 conn.setRequestProperty("user-agent","Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/56.0.2906.0 Safari/537.36");29 //建立实际链接

30 conn.connect();31 Map> map =conn.getHeaderFields();32 //遍历所有相应头字段

33 for(String key:map.keySet())34 {35 System.out.println(key+"---->"+map.get(key));36 }37 try(38 //定义BufferedReader输入流来读取URL响应

39 BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(conn.getInputStream(),"utf-8")))40 {41 String line;42 while((line=in.readLine())!=null)43 {44 result+="\n"+line;45 }46 }47 }48 catch(Exception e)49 {50 System.out.println("发送GET请求出现异常！"+e);51 e.printStackTrace();52 }53 returnresult;54 }55 /**

56 *想指定URL发送POST请求57 *@paramurl 发送请求的URL58 *@paramparam 请求参数，格式满足key=value&key2=value2的形式59 *@returnURL 代表远程资源的响应60 */

61 public staticString sendPost(String url,String param)62 {63 String result="";64 try

65 {66 URL realUrl=newURL(url);67 //打开和URL之间的连接

68 URLConnection conn=realUrl.openConnection();69 //设置通用的请求属性

70 conn.setRequestProperty("accept","*/*");71 conn.setRequestProperty("connection","Keep-Alive");72 conn.setRequestProperty("user-agent","Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/56.0.2906.0 Safari/537.36");73 conn.setDoOutput(true);74 conn.setDoInput(true);75 try(76 //获取URLConnection对象对应的输出流

77 PrintWriter out =newPrintWriter(conn.getOutputStream()) )78 {79 //发送请求参数

80 out.print(param);81 //flush输出流的缓冲

82 out.flush();83 }84 try(85 //定义BufferedReader输入流来读取URL响应

86 BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(conn.getInputStream(),"utf-8")))87 {88 String line;89 while((line=in.readLine())!=null)90 {91 result+="\n"+line;92 }93 }94 }95 catch(Exception e)96 {97 System.out.println("发送POST请求出现异常！"+e);98 e.printStackTrace();99 }100 returnresult;101 }102 public static voidmain(String[] args)103 {104 //String s =GetPostTest.sendGet("https://www.jd.com",null);105 //System.out.println(s);

106 String s1=GetPostTest.sendPost("http://my.just.edu.cn/","user=1245532105&pwd=095493");107 String s2 =GetPostTest.sendGet("http://my.just.edu.cn/index.portal",null);108 System.out.println(s1);109 }110 }

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(二)基于TCP协议的网络编程(使用Socket进行通信)

TCP协议一般是和IP协议一起使用的，TCP/IP协议属于一种可靠的网络协议，它可以在通信的两端各建立一个Socket，使得两端形成一个虚拟的网络链路。于是两端的程序就可以通过这个虚拟链路进行通信。

通过安装IP协议，可以保证计算机之间发送和接受数据，但是无法解决数据分组在传输过程中的问题。所以需要TCP协议来提供可靠并且无差错的通信服务。

通过java的封装好的Socket可以实现一个简单的聊天程序。这个程序由服务端程序和客户端程序组成，为了实现用户聊天需要在服务端除了Server用于接受客户端请求并建立对应的Socket，还得通过一个ServerThread来为每个客户端建立一个线程用于监听客户端的消息，并向客户端发送消息。而在客户端除了一个Client程序用于建立和服务器端的Socket并且将用户输入的数据发送给服务器端，还需要一个ClientThread用来建立一个线程用于监听服务器端发来的数据并显示出来。

1 importjava.io.PrintStream;2 importjava.io.IOException;3 importjava.net.ServerSocket;4 importjava.net.Socket;5 importjava.util.List;6 importjava.util.Collections;7 importjava.util.ArrayList;8 importjava.lang.Thread;9 classMyServer10 {11 public static final int SERVER_PORT=30000;12 //利用MyMap保存每个客户端名字和对应的输出流

13 public static MyMap clients = new MyMap();14 public voidinit()15 {16 try

17 (18 //建立监听的ServerSocket

19 ServerSocket ss = newServerSocket(SERVER_PORT))20 {21 //采用死循环一直接受客户端的请求

22 while(true)23 {24 Socket s=ss.accept();25 newMyServerThread(s).start();26 }27 }28 catch(IOException ex)29 {30 System.out.println("服务器启动失败，请检查端口："+SERVER_PORT+"是否已经被占用？");31 }32 }33 public static voidmain(String[] args)34 {35 MyServer server=newMyServer();36 server.init();37 }38 }

Server

1 importjava.net.Socket;2 importjava.io.BufferedReader;3 importjava.io.IOException;4 importjava.io.InputStreamReader;5 importjava.io.PrintStream;6 public class MyServerThread extendsThread7 {8 //定义当前线程所处理的Socket

9 private Socket s=null;10 //该Socket对应的输入流

11 BufferedReader br=null;12 //该Socket对应的输出流

13 PrintStream ps=null;14 public MyServerThread(Socket s) throwsIOException15 {16 this.s=s;17 }18 public voidrun()19 {20 try

21 {22 //获取该Socket对应得输入流

23 br=new BufferedReader(newInputStreamReader(s.getInputStream()));24 //获取该Socket对应的输出流

25 ps=newPrintStream(s.getOutputStream());26 String line = null;27 //采用循环不断地从Socket中读取客户端发来的数据

28 while( (line=br.readLine())!=null)29 {30 //如果读取到MyProtrocol.USER_ROUND开始，并以其结束则可以确定读到的是用户的登录名

31 if(line.startsWith(MyProtocol.USER_ROUND)&&line.endsWith(MyProtocol.USER_ROUND))32 {33 //得到真实消息

34 String userName=getRealMsg(line);35 //如果用户名重复

36 if(MyServer.clients.map.containsKey(userName))37 {38 System.out.println("用户名重复");39 ps.println(MyProtocol.NAME_REP);40 }41 else

42 {43 System.out.println(userName+"登陆成功");44 ps.println(MyProtocol.LOGIN_SUCCESS);45 MyServer.clients.put(userName,ps);46 }47 }48 //如果读到以MyProtocol.PRIVATE_ROUND开始，并以其结束，则可以确定是私聊信息，私聊信息只向制定输出流发送

49 else if(line.startsWith(MyProtocol.PRIVATE_ROUND)&&line.endsWith(MyProtocol.PRIVATE_ROUND))50 {51 //得到真实消息

52 String userAndMsg =getRealMsg(line);53 //以SPLIT_SIGN分割，前半部分是私聊用户名，后一部分是内容54 //System.out.println(userAndMsg);55 //System.out.println(MyProtocol.SPLIT_SIGN);

56 String user = userAndMsg.split(MyProtocol.SPLIT_SIGN)[0];57 String msg = userAndMsg.split(MyProtocol.SPLIT_SIGN)[1];58 //获取私聊用户对应的输出流，并发送私聊信息

59 MyServer.clients.map.get(user).println(MyServer.clients.getKeyByValue(ps)+"悄悄对你说："+msg);60 }61 //公聊，对所有Socket发

62 else

63 {64 //获取真实消息

65 String msg=getRealMsg(line);66 //遍历clients中的每个输出流

67 for(PrintStream clientPs:MyServer.clients.valueSet())68 {69 clientPs.println(MyServer.clients.getKeyByValue(ps)+"说："+msg);70 }71 }72 }73 }74 //捕获到异常，表明该Socket有问题，将该程序对应的输出流从Map中删除

75 catch(IOException ex)76 {77 MyServer.clients.removeByValue(ps);78 System.out.println(MyServer.clients.map.size());79 //关闭网络和IO资源

80 try

81 {82 if(br!=null) br.close();83 if(ps!=null) ps.close();84 if(s!=null) s.close();85 }86 catch(IOException e)87 {88 e.printStackTrace();89 }90 }91 }92 //将读到的内容去掉前后的协议，恢复成真实数据

93 privateString getRealMsg(String line)94 {95 return line.substring(MyProtocol.PROTOCOL_LEN,line.length()-MyProtocol.PROTOCOL_LEN);96 }97 }

ServerThread

1 importjava.io.PrintStream;2 importjava.io.IOException;3 importjava.net.UnknownHostException;4 importjava.io.InputStreamReader;5 importjava.io.BufferedReader;6 importjava.net.ServerSocket;7 importjava.net.Socket;8 importjava.net.InetAddress;9 importjavax.swing.JOptionPane;10 classMyClient11 {12 private static final int SERVER_PORT=30000;13 privateSocket socket;14 privatePrintStream ps;15 privateBufferedReader brServer;16 privateBufferedReader keyIn;17 public voidinit()18 {19 try

20 {21 //初始化代表键盘的输入流

22 keyIn = new BufferedReader(newInputStreamReader(System.in));23 //链接到服务器

24 socket = new Socket("127.0.0.1",SERVER_PORT);25 //获取该Socket对应的输入流和输出流

26 ps = newPrintStream(socket.getOutputStream());27 brServer=new BufferedReader(newInputStreamReader(socket.getInputStream()));28 String tip="";29 //采用循环不断弹出对话框要求输入用户名

30 while(true)31 {32 String userName=JOptionPane.showInputDialog(tip+"输入用户名");33 //用户输入用户名后前后加上协议字符串后发送

34 ps.println(MyProtocol.USER_ROUND+userName+MyProtocol.USER_ROUND);35 //读取服务器的响应

36 String result =brServer.readLine();37 //如果用户名重复则开始下次循环

38 if(result.equals(MyProtocol.NAME_REP))39 {40 tip="用户名重复，请重试！";41 continue;42 }43 //如果服务器返回登陆成功，则循环结束

44 if(result.equals(MyProtocol.LOGIN_SUCCESS))45 {46 break;47 }48 }49 }50 //补货到异常，关闭网络资源，并推出程序

51 catch(UnknownHostException ex)52 {53 System.out.println("找不到远程服务器，请确定服务器已经启动！");54 closeRs();55 System.exit(1);56 }57 catch(IOException ex)58 {59 System.out.println("网络异常！请重新登陆");60 closeRs();61 System.exit(1);62 }63 //以该socket对应的输入流启动Client线程

64 newMyClientThread(brServer).start();65 }66 //定义一个读取键盘输出，并向网络发送的方法

67 private voidreadAndSend()68 {69 try

70 {71 //不断地读取键盘的输入

72 String line=null;73 while((line=keyIn.readLine())!=null)74 {75 //如果发送的信息中有冒号，并且以//开头，则认为发送私聊信息

76 if(line.indexOf(":")>0&&line.startsWith("//"))77 {78 line=line.substring(2);79 //System.out.println(MyProtocol.PRIVATE_ROUND+line.split(":")[0]+MyProtocol.SPLIT_SIGN+line.split(":")[1]+MyProtocol.PRIVATE_ROUND);

80 ps.println(MyProtocol.PRIVATE_ROUND+line.split(":")[0]+MyProtocol.SPLIT_SIGN+line.split(":")[1]+MyProtocol.PRIVATE_ROUND);81 }82 else

83 {84 ps.println(MyProtocol.MSG_ROUND+line+MyProtocol.MSG_ROUND);85 }86 }87 }88 //捕获到异常，关闭网络资源，并退出程序

89 catch(IOException ex)90 {91 System.out.println("网络异常！请重新登陆");92 closeRs();93 System.exit(1);94 }95 }96 //关闭Socket、输入流、输出流的方法

97 private voidcloseRs()98 {99 try

100 {101 if(keyIn!=null) ps.close();102 if(brServer!=null) brServer.close();103 if(ps!=null) ps.close();104 if(socket!=null) keyIn.close();105 }106 catch(IOException ex)107 {108 ex.printStackTrace();109 }110 }111 public static voidmain(String[] args)112 {113 MyClient client=newMyClient();114 client.init();115 client.readAndSend();116 }117 }

Client

1 importjava.io.PrintStream;2 importjava.io.IOException;3 importjava.io.InputStreamReader;4 importjava.io.BufferedReader;5 importjava.net.ServerSocket;6 importjava.net.Socket;7 importjava.net.InetAddress;8 importjava.lang.Thread;9 class MyClientThread extendsThread10 {11 //该客户端线程负责处理输入流

12 BufferedReader br=null;13 publicMyClientThread(BufferedReader br)14 {15 this.br=br;16 }17 public voidrun()18 {19 try

20 {21 String line=null;22 //不断的读取Socket输入流的内容，并将其打印输出

23 while((line=br.readLine())!=null)24 {25 System.out.println(line);26 }27 }28 catch(Exception e)29 {30 e.printStackTrace();31 }32 finally

33 {34 try

35 {36 if(br!=null) br.close();37 }38 catch(IOException ex)39 {40 ex.printStackTrace();41 }42 }43 }44 }

ClientThread

JDK1.4开始，Java提供了NIO API用于开发高性能的网络服务器，借助NIO可以不必为每个客户端都建立一个线程。下面我将利用NIO改变这个聊天程序。

第二部分：分布式文件协同编辑器

第一部分 Java网络编程知识

附件：《实验指导报告书》

分布式文件协同编辑器

实验指导书--1

一、实验目的

加深对分布式系统基本概念的理解，灵活运用多种分布式互斥与同步访问的算法；掌握网络编程的基本方法，熟悉Socket套接字的使用，实现网络间的通信程序；设计并初步实现一个“分布式文件协同编辑器”原型系统。

二、实验要求

1、有N个网络用户编辑同一磁盘上的多个文件，文件的存取服务由文件服务器完成，网络上的用户通过客户端软件完成协同编辑工作。编辑器架构如图1所示：

2、设计并实现分布式互斥与同步访问，实现多用户协同编辑。

3、设计并初步实现一个“分布式文件协同编辑器”。

4、可以在Window或Linux下完成。

三、实验内容

实验内容由两部分组成：

第一部分：编写文件服务器程序，详细要求有：

实现对磁盘文件的存取服务。

实现与客户端软件的文件传输服务(客户端指定文件名称，通过Socket实现)

不能使用集中控制策略。

第二部分：编写客户端软件，具体要求如下：

实现对文件简单的编辑/浏览功能(只要能查看/改变文件内容即可)；

实现与文件服务器的文件传输功能(客户端指定文件名称，通过Socket实现)；

实现多个客户端软件之间的通讯功能，能实现协同工作的功能；

实现分布式的互斥编辑功能。

四、实验方法

1、实验有两个方案(同学们也可自己设计新的方案)：

方案一：获取并发用户列表的方法：客户端软件在访问文件时，先在子网内广播信息，访问该文件的其它客户端软件应答。

方案二：分布式互斥访问可以使用令牌环算法。

2、实现分布式互斥编辑功能(同学们也可自己设计新的方案)：

1)        多个客户可以同时浏览文件内容(已经提交的版本)。

2)        当文件加互斥锁时，多个客户也可以同时浏览文件内容(旧版本)，但是只能由加互斥锁的用户编辑文件(未提交的版本)，而且提交之后，必须通知其他浏览该文件的用户，以便其它用户获得最新版本的内容。

3)        进入编辑状态之前，首先要获得互斥锁。而且在任意时刻，只能一个用户对文件进行编辑。