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15.5 一个Web应用

现在让我们想想如何创建一个应用，令其在真实的Web环境中运行，它将把Java的优势表现得淋漓尽致。这个应用的一部分是在Web服务器上运行的一个Java程序，另一部分则是一个“程序片”或“小应用程序”（Applet），从服务器下载至浏览器（即“客户”）。这个程序片从用户那里收集信息，并将其传回Web服务器上运行的应用程序。程序的任务非常简单：程序片会询问用户的E-mail地址，并在验证这个地址合格后（没有包含空格，而且有一个@符号），将该E-mail发送给Web服务器。服务器上运行的程序则会捕获传回的数据，检查一个包含了所有E-mail地址的数据文件。如果那个地址已包含在文件里，则向浏览器反馈一条消息，说明这一情况。该消息由程序片负责显示。若是一个新地址，则将其置入列表，并通知程序片已成功添加了电子函件地址。

若采用传统方式来解决这个问题，我们要创建一个包含了文本字段及一个“提交”（Submit）按钮的HTML页。用户可在文本字段里键入自己喜欢的任何内容，并毫无阻碍地提交给服务器（在客户端不进行任何检查）。提交数据的同时，Web页也会告诉服务器应对数据采取什么样的操作——知会“通用网关接口”（CGI）程序，收到这些数据后立即运行服务器。这种CGI程序通常是用Perl或C写的（有时也用C++，但要求服务器支持），而且必须能控制一切可能出现的情况。它首先会检查数据，判断是否采用了正确的格式。若答案是否定的，则CGI程序必须创建一个HTML页，对遇到的问题进行描述。这个页会转交给服务器，再由服务器反馈回用户。用户看到出错提示后，必须再试一遍提交，直到通过为止。若数据正确，CGI程序会打开数据文件，要么把电子函件地址加入文件，要么指出该地址已在数据文件里了。无论哪种情况，都必须格式化一个恰当的HTML页，以便服务器返回给用户。

15.5.1 服务器应用

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。

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 <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#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();
  }
} ///:~

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。

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。就就是Java的“跨平台”兼容能力。