如何使用Java编写NT服务
杨山河
内容简介：本文通过例子讲解了如何利用Java的特性快速编写安全可靠的NT服务,并展示了Java的多线程如何实施，以及如何应用套接字实现网络服务。
关键词：Java JntSvc.exe NT服务 多线程 套接字编程
一、NT服务介绍
所谓NT服务，实际上是一类特殊的应用程序所谓NT服务，实际上就是一个可以在系统启动时自动在一定身份下启动的伴随系统长时间存在的进程。象FTP server、HTTP server、脱机打印等都是采用NT服务的形式提供的。这实际上类似Unix的root daemon进程。NT服务归纳起来，NT服务又以下几个特征：
1、可以自启动，不需要交互启动。这对于服务器来说是一个重要的特征。当然，你可以决定服务是否自启动，甚至可以屏蔽某个服务。
2、NT服务没有用户界面，基本上类似一个DOS 程序，因为NT服务必须长时间运行，所以不想普通win32进程一样有自己的界面。但是NT服务可以同用户有界面交互，这是一类特殊的服务进程。可以通过NT的任务管理器来看到服务进程。
3、NT服务通过SCM（Services Control Manager）接口来管理，安装、启动、停止、撤除等都需要SCM的接口功能来进行。控制面板的服务控制器就是利用SCM接口来管理系统中的所有服务的。实际上，还有一些可以控制服务的程序或者命令，有net.exe 、服务器管理器等 、SCM.exe等。
4、这些进程都以一定的身份运行，以方便进行服务器资源的存取。一般情况下使用域中的LocalSystem账号运行，此账号对本机上的大多数资源（除非特别禁止）有完全的存取权限，这样可以保证服务程序的“强大”。但是，也有些服务采用特别的账号运行，你也可以特别设定一个服务的帐号。
5、由系统自动以线程方式运行，一般情况下不过多占用系统资源，这同普通的进程有所区别，如果不采用线程方式，一般进程往往消耗整个CPU资源。一般需要时时存在，又不能过多消耗资源的任务以服务来实现最合适。
二、Java编写服务的准备
1、作为本地化的实现，实现NT服务的Java程序当然不是100%纯Java，单靠标准类库是无法实现我们的编写NT服务的目的，所以MS提供了一套SDK for Java(本文采用的是Microsoft SDK for Java 4.0)，提到了如何利用MS提供的扩展类库和相应的工具，实现符合Windows平台需要的程序。其中包括了实现NT服务的所需要的类库API框架以及将Java编译的class文件组装成标准的NT服务程序的工具。SDK的下载路径可以从www.microsoft.com/java/查找到。
2、安装完SDK后可以看到在安装目录下有jntsvc目录，此目录就包含了service.zip文件，它实际上是一个NT services的类库框架，封装了一些NT服务实现细节，使得我们可以按照框架舒服实现我们关心的细节。将service.zip展开至开发机器的系统安装Service库到Java扩展库\Winnt\java\TrustLib下，如果在其他操作系统下进行开发，参照此系统目录进行安装文件。
3、在该目录下还有一个jntsvc.exe文件,也就是Java NT Service的意思啦。她可以帮助您实现将按照SDK提供的框架实现的编译后的class文件组装成一个标准的NT服务可执行文件。JntSvc帮助我们在已经编译好的.class文件基础上设置了所有NT服务程序必须的特征，是很重要的工具，得到NT服务取决于如何有效利用她。为了我们能够方便从任何其他目录的控制台窗口调用她，我们将JntSvc.exe所在的目录全路径加入path环境变量。这可以通过设置系统属性的高级属性页当中进行环境变量的设定。
4、按照要求，我们写好各项代码，然后编译编写Java程序，得到class文件。我们当然不会在Vj Studio中启动她，因为它目前还没有可执行文件的入口，系统无法启动她。为了得到NT服务程序，我们需要在class文件所在目录的控制台窗口执行一个命令：X：>jntsvc *.class /OUT:ECHOSvc.exe /SVCMAIN:EchoSvc "/SERVICENAME:ECHOSvc"。具体的Jntsvc的参数我们可以看一看jntsvc -?得到，这里的意思大概是：将当前目录下的所有class文件组装成一个NT服务进程exe文件，文件名为EchoSvc.exe,服务的启动入口在echosvc.class中，在注册表中相应的服务名称为/Servicename参数指定的EchoSvc。如果有多个多个NT服务需要组装在一个Exe文件中，还可以在 /Out参数后指定每一个服务展示名称。/SVCMAIN参数指定服务的入口，所谓入口是指服务启动之初是从哪一个类的实例开始的。"/SERVICENAME:"参数指定了该服务将以什么名称出现。这些参数都是jntsvc.exe实用工具需要组装服务所必须的信息，根据这些信息将编译后的.class文件按照win32格式要求得到一个可执行文件。
需要注意的是，这个exe文件的运行必须要有JVM存在，她实际上是通过解释.class来实现服务提供的。如果需要另外的扩展包，可以通过在/Classpath参数指定另外的扩展包的位置。所以在安装Java编写得到的NT服务的机器上必须存在JVM。如果是拥有IE5.x那么不用操心这个问题，IE核心组件已经包括了JVM；但是如果是IE6版本，则需要到MS的网站上下载JVM。如果您讲SDK for Java安装在服务器上就更方便了。
5、如果没有什么错误，您将得到一个可执行文件echosvc.exe。像大多数服务可执行文件一样，它可以将自己安装到系统中: echosvc.exe –install，这一个过程将会往系统注册表添加一些项目，特别是关于服务的项目，SCM也可以列出这个服务了。我们可以在控制台下采用DOS NT服务控制命令Net start/stop来测试服务是否真像普通服务一样可以按照标准方式来控制,当然在服务管理器当中启停该服务更不会有问题。
三、Echo服务的样例
当系统载入服务进程时，入口是在EchoSvc的构造函数中，我们可以看到此构造函数带有同一般程序的入口main()类似的参数。
import com.ms.service.* ;
public class EchoSvc extends Service
{ static Thread mainSvc=null ; //定义服务主线程
public EchoSvc (String[] args) //构造此服务
{
CheckPoint(1000);
setRunning(ACCEPT_SHUTDOWN | ACCEPT_PAUSE_CONTINUE |ACCEPT_STOP); // 该项服务接受的关于服务控制的命令
mainSvc = new Thread((Runnable) new MainSvcThread());
mainSvc.start();
System.out.println( "The Echo Service Was Started Successfully!");//纪录事件，可以通过事件察看器看到
}
}
CheckPoint是 Service的同步方法，指示系统正改变服务的状态，需要让系统等待1秒。这里我们启动的是一个线程，实际上相当于一个进程，她是服务进程的主线程。在这个线程中我们响应SCM对此服务的控制。大致的表达为：
public class MainSvcThread implements Runnable //实现线程控制
{
public static boolean STOP = false; //由系统来控制的内部变量，决定着服务进程（线程）的启动、暂停等
public static boolean PAUSE = false;
public void run()
{
while (!STOP)
{
while (!PAUSE && !STOP)
{
。。。//此处为服务控制逻辑，下面会充实此处
}
try
{Thread.sleep(5000);//休眠5秒后实现暂停或者停止}
catch (InterruptedException e)
{ }
}
try
{Thread.sleep(1000);}
catch (InterruptedException ie)
{}
}
} //Run结束
}
在服务逻辑控制当中，我们会具体实现Echo服务。我们的Echo服务监听2002端口，接收客户端任何一行输入，然后加上“Echo:”后返回。如果客户端输入一个quit词组那么服务认为这是客户关闭此套接字的命令，会自动关闭当前的套接字连接，停止对当前连接的服务。具体的实现(EchoThread.java的代码)：
public void run()
{
String line;
DataInputStream in;
PrintWriter out;
boolean exitflag=false;
try
{
in=new DataInputStream(so.getInputStream()) ;//获取套接字的输入流
out=new PrintWriter(new DataOutputStream(so.getOutputStream())) ;
out.println("You have connected to EchoSvc!"); //发送问候
out.flush();
while((line=in.readLine())!=null) //读取
{
line=line.trim();
if (line.equalsIgnoreCase("quit") )
{
out.println("ECHO:" + line );
out.flush();
return;
}
else
{
out.println("ECHO:" + line );
out.flush();
}
}
in.close();
out.close();
}
catch(IOException ioe)
{}
}
Echo服务主要就是将客户发送的字符回显给客户，并加上Echo:的前缀，以表明是从服务器返回的内容。如果客户输入“quit”那么表示这是要求服务器停止服务的表现。
如何调试NT服务进程工程。如果直接将此函数调用来提供客户端的ECHO套接字服务,逻辑上是没有什么错误，但是就是无法支持多个用户同时访问。为了能够提供多服务，允许同时又多个用户连接此服务器（这种情况在很多网络服务都不可少），我们可以将此逻辑在由MainSvcTread创建的线程中实现,而且可以允许多个用户同时访问此服务。具体的表达在MainSvcTread的run函数中实现：
while(ListenThreadCount<maxSocket) //如果当前启动的线程数在系统允许的范围内
{
server=li.accept(); //监听
EchoThread p=new EchoThread(server,this);//创建实现该服务的具体逻辑对象，是一个支持线程的类
Thread t=new Thread(g,(Runnable)p) ; //将当前线程并入线成组
t.start(); //启动服务线程
ListenThreadCount++; //修改当前线程数量
}
参照上面提到的工具Jntsvc.exe可以帮助你讲编译好的.class文件组装成exe文件，运行此文并加上-install参数可以自动帮助您讲些好的服务添加到注册表中，可以通过服务管理器或者相当的实用程序来如同其他服务一样来进行控制了。撤除服务采用-uninstall参数。
本例程采用套接字、多线程实现技术来解释实现Java编写NT服务，实际上类似这样的很多网络方面的服务都可以按照此规范实现，譬如POP3服务、FTP服务，甚至WWW服务等。我们也接触过像Tomcat、Jrun等Java应用服务器在NT平台的启动往往采用NT服务形式，那么通过此例你也可以尝试编写自己的Java服务应用。
最后，如果需要调试NT服务的逻辑，可以采用一个变通的办法。我们在EchoSvc.java中添加一个Main静态方法，然后产生一个EchoSvc的实例，这样就是一个标准的VJ产生的Exe文件，利用Vj的调试功能我们可以排除隐藏的错误。一旦调通后，我们注释掉main静态方法，编译后就可以得到一个调试好的NT服务。
四、为什么要采用Java编写NT服务
比较VC等“原装”NT服务开发方式而言，Java开发模式可以更快捷，因为几乎所有得服务框架通过扩展Services类就可以达到，省下不少复杂的细节处理。Java语言提供了丰富的类库，可以为自己使用，可以提高效率，而且编写的程序结构清晰容易理解，方便以后维护。
Java提供的异常处理模式，可以让我们写好结构良好，更加安全的代码。试想如果编写的服务进程由于采用VC编写却忘记对某块内存的释放，那么服务启动后一段时间由于内存泄漏造成服务性能下降，甚至系统崩溃；但是Java本身的语言特性可以使我们不用时刻提防内存管理，可以更加关注服务逻辑本身，是的实现起来更加有效率。
采用VC如果编写多线程服务进程，虽然可以实现，但是会相当麻烦。而服务进程多线程几乎是每一个性能良好的服务必备特征，Java语言本身可以提供这方面良好的支持，同时Java自身对网络的天然良好支持，使各种网络套接字编程容易。
最后，如果不采用其他扩展库，我们很容易将此服务逻辑实现在其他操作系统上。一个编写好的NT服务程序，可以在去掉对Ms的相关本地化扩展实现的类引用后，方便移植到其他例如Linux等平台上，尽可能向Java的“一次编写、到处可运行”的理想境界靠拢。
五、源码
/*所附的ZIP文件报含示例的全部工程文件，还有编译后的NT服务的可执行文件，您可以直接测试此服务exe文件的安装、服务启停*/
/*EchoSvc.java*/
import com.ms.service.* ;
public class EchoSvc extends Service
{
static Thread mainSvc=null ; //定义主线程
public EchoSvc (String[] args) //构造服务
{
CheckPoint(1000); //服务是系统的一部分，作为Log纪录，可以帮助用户理解系统故障
setRunning(ACCEPT_SHUTDOWN | ACCEPT_PAUSE_CONTINUE |ACCEPT_STOP);
mainSvc = new Thread((Runnable) new MainSvcThread());
mainSvc.start();
System.out.println( "The Echo Service Was Started Successfully!");
}
}
/*-------------- EchoSvc.java源码结束-------------------*/
/*MainSvcThread.java*/
import java.io.*;
import java.net.*;
public class MainSvcThread implements Runnable //实现线程控制多线程接口
{ /将启动一组线程来监听多个服务请求
public static boolean STOP = false; //由系统来控制的内部变量，决定着服务进程（线程）的启动、暂停等
public static boolean PAUSE = false;
public int ListenThreadCount=0; //本服务支持的当前线程数量
int maxSocket=10; //最大支持的同时连结数
int SvcPort=2002; //服务监听的端口
public void run()
{
try
{
while (!STOP)
{
while (!PAUSE && !STOP)
{
{//创建监听服务器
Socket server;
ServerSocket li=new ServerSocket(SvcPort); //创建服务器端套接字
ThreadGroup g=new ThreadGroup("EchoThreads"); //创建一组线程
System.out.println("Echo service starting..."); //记录在Log中
while(ListenThreadCount<maxSocket)
{
server=li.accept(); //监听
EchoThread p=new EchoThread(server,this); //创建服务单线程
Thread t=new Thread(g,(Runnable)p) ; //创建新线程
t.start(); //启动服务线程
ListenThreadCount++; //当前线程的数量
}
}
try
{
Thread.sleep(5000);//暂停5秒
}
catch (InterruptedException e)
{ }
}
try
{
Thread.sleep(1000);
}
catch (InterruptedException ie)
{ }
}
}
catch (IOException ioe)
{}
} //Run结束
}
/*-------------- MainSvcThread.java源码结束-------------------*/
/*EchoThread.java*/
import java.io.*;
import java.net.*;
/*实现每一个客户连接到此NT服务时的服务器端的线程单元逻辑*/
public class EchoThread implements Runnable //实现线程接口
{
Socket so=null;//套接字
MainSvcThread p; //一个指向父线程的指针,EchoThread的线程是服务线程的创建的子线程
public void run()
{
String line;
DataInputStream in; //套接字上的输入流
PrintWriter out; //套接字上的输出流，带缓冲
boolean exitflag=false;
try
{
in=new DataInputStream(so.getInputStream()) ;//获取套接字的输入流
out=new PrintWriter(new DataOutputStream(so.getOutputStream())) ;
out.println("You have connected to EchoSvc!"); //发送问候
out.flush(); //必须刷新缓冲区内的内容
while((line=in.readLine())!=null && ! exitflag)
{
line=line.trim();
if (line.equalsIgnoreCase("quit") )
{//如果是退出命令,则关闭当前套接字上的输入输出流
in.close();
out.flush();
out.close();
p.ListenThreadCount --; //主线程的服务线程单元数量控制
return; //退出当前的服务逻辑线程单元
}
else
{
out.println("ECHO:" + line );
out.flush();
}
}
in.close();
out.close();
p.ListenThreadCount --;
}
catch(IOException ioe)
{}
}
EchoThread(Socket s,MainSvcThread parent)
{
so=s;
p= parent;
}
}
/*-------------- EchoThread.java源码结束-------------------*/
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