推技术聊天室的实现(上)

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发信人: luckyboy (海阔天空~将上网进行到底), 信区: Network
标 题: 推技术聊天室的实现(上)


  基于推技术的聊天室在国内现在已经比较常见。这种聊天室最大的特点是不使用浏
览器每格一段时间就刷新的方式,而让服务器不定时往客户端写聊天的内容。当有人发
言时,屏幕上才会出现新聊天内容,而且聊天内容是不断向上滚动的,如果浏览器状态
栏在的话,可以看到进度条始终处于下载页面状态。即使这种聊天室容纳上百人,性能
不会明显的降低。而以往的CGI或活动服务器端脚本做的聊天室性能明显就不行了。
  推技术的聊天室聊天室基本原理是,不使用HTTPD服务器程序,由自己的Socket程序
监听服务器的80端口,根据html规范,在接收到浏览器的请求以后,模仿www服务器的响
应,将聊天内容发回浏览器。在浏览器看来就象浏览一个巨大的页面一样始终处于页面
接收状态。也就是说,我们不再使用CGI等方式来处理聊天的内容,而采用我们自己的程
序来处理所有的事务。实际上它就是一个专门的聊天服务器,即一个简化了的专门用于
聊天的WWW服务器。
  在具体讨论程序的实现之前,我们先来解析一下相关的技术。
◆http请求和应答过程
  http协议是浏览器与WWW服务器之间通信的标准,Socket聊天服务器应当遵守这个协
议。实际上,我们只需要使用其中的一小部分就可以了。
  http使用了C/S(客户/服务器)模式,其中浏览器是http客户,浏览某个页面实际
上就是打开一个Socket连接,发送一个请求到WWW服务器,服务器根据所请求的资源发送
应答给浏览器,然后关闭连接。客户和服务器之间的请求和应答有一定的格式要求,只
要按照这个格式接收请求发送应答,浏览器就会正常的显示你所需要的的内容。
  请求和应答具有类似的结构,包括:
  · 一个初始行
  · 0个或多个header lines
  · 一个空行
  · 可选的信息
  我们看看一个浏览器发出的请求:
  当我们浏览网页http://www.somehost.com/path/file.html的时候,浏览器首先打
开一个到主机www.somehost.com的80端口的socket,然后发送以下请求:
  GET /path/file.html HTTP/1.0
  From: [email protected]
  User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.0; Windows NT 5.0; DigExt)

  [空行]
  第一行GET /path/file.html HTTP/1.0是我们需要处理的核心。由以空格分隔的三
部分组成,方法(method):GET,请求资源:/path/file.html,http版本:HTTP/1.0

  服务器将会通过同一个socket用以下信息回应:
  HTTP/1.0 200 OK
  Date: Fri, 31 Dec 1999 23:59:59 GMT
  Content-Type: text/html
  Content-Length: 1354
  <html>
  <body>
  <h1>Hello world!</h1>
(其他内容)...
  </body>
  </html>
  第一行同样也包括三部分:http版本,状态码,与状态码相关的描述。状态码200表
示请求成功。
  发送完应答信息以后,服务器就会关闭socket。
◆服务器模型
  一般网络服务器主要分为两种:
  (1)循环服务器(iterative server):它是一个时刻只能处理一个请求的服务器
,多个请求同时到来将会放在请求队列里。TCP套接字服务器一般很少采用循环方式,因
为假如某个客户和服务器的连接出了问题,会导致整个服务器挂掉。它常为UDP套接字服
务器所采用。
  (2)并发服务器(concurrent server):在每个请求到来以后分别产生一个新进
程来处理这个请求所产生的连接。TCP的Socket服务器大多采用并发方式提供服务。
  并发服务器有多种实现方法:
  i 服务器和每个接收到的客户机进行连接,创建一个新的子进程处理这个客户机请
求。
  ii 服务器预先创建多个子进程,由这个子进程处理客户机请求。这种方式被称为“
预创建(prefork)”服务器。
  iii 服务器用函数select实现对多个客户机连接的多路复用。
  iv 超级服务器(inet)激活的服务器。
  并发服务器由于其算法而具有与生俱来的快速响应优势,而且当某一个用户与服务
器通信死锁不会影响其他进程,但由于多个进程之间需要通过进程间通信实现信息交换
,而且fork新进程所带来的开销随着用户数量的增加越来越大,因此原始的并发服务器
并不一定是最好的选择。JAVA语言给我们带来的方便的线程机制,使我们可以用多线程
来代替多进程,实现并发服务器,为我们进行快速的商业版本的聊天室的开发提供了优
势。
  值得注意的是,在linux下,JAVA并没有实现真正的多线程,本质上仍然是多进程。

◆POST与GET
  提交form表单信息一般常用的有两种:POST或者GET。POST由于长度不受限制,而作
为大多数form提交时使用的方法。GET方法通过URL来发送提交信息,由于URL被WWW服务
器限制了长度,一般最长只能为1024字节,所以如果发送信息很长的话,就不能使用这
种方法。
  由于我们对聊天内容有长度限制,不会太长,而且普通浏览页面使用GET方法,使用
GET方法提交form表单可以简化处理过程,所以我们可以使用这种方法来提交聊天内容。
我们感到美中不足的是GET方法将提交的内容简单的附在连接后边,我们如果能够将提交
的内容进行HTML编码的话,就可以让客户舒服点了。
◆用JAVA实现并发SOCKET通信
  如果以前做过C的SOCKET编程,那么这一段对你来说将不是什么难事。利用JAVA的多
线程机制我们可以非常方便的实现并发服务。
  每当我们知道服务器主程序创建一个新的套接字连接(即成功地调用了accept()
方法)的时候,就启动一个新的线程来负责本服务器和该客户之间的连接,主程序将返
回并等待下一个连接。为了实现这个方案,本服务器主循环应该采用如下形式:
  while(true)
  { Socket newjoin=s.accept();
  Tread t=new ThreadedChatHandle(newjoin);
  t.start();
  }
  ThreadedChatHandle类是从Thread类衍生出的处理聊天过程的子类,它的run()方
法包括了服务器和客户的通信循环——判断客户的请求(例如登录、发言、刷新在线列
表),处理发言数据,发送聊天信息等等。下面是一个服务器程序的例子,可以帮助初
学者尽快理解。
  import java.io.*;
  import java.net.*;
  public class ChatServer
  { public static void main(String[] args)
  { int I=1;
  try
  {ServerSocket s=new ServerSocket(8080);
  /*创建一个监视8080端口的服务器套接字,如果需要,你可以改成80端口*/
  for(;;)
  { Socket newjoin=s.accept();
  /*等待一个连接。如果这个连接没有被创建,本方法阻塞当前线程。返回值是一个
Socket对象,服务器程序利用这个对象可以与连接的客户通信。*/
   System.out.println(“新连接”+i);
   new ThreadedChatHandle(newjoin,i).start();
  /* ThreadedChatHandle(Socket theS,int c)是我们自己定义的聊天服务类,这个
类在后边我们有进一步描述*/
       i++;
  }
  }
  catch(Exception e)
  { System.out.println(e);
  }
  }
  ……
  }
  多进程(线程)并发服务的一个关键问题是,如何实现进程(线程)间通信。每个
客户的发言(包括表情和动作等选项)都需要放在一个公共的地方,让所有的输出线程
都能够获得它。解决的方法有很多,比如说放在数据库里,放在大家都有权限的dat文件
里,或直接用管道实现进程间通信。其中,对一个聊天室服务器来说,第一种方法是最
傻的,太消耗系统资源,而且使程序执行效率变慢,可能出错环节增多。而使用管道通
信的方式,把所有发言数据都保存在内存里,不但可以获得最高的执行效率,安全的执
行过程,也不用考虑线程同步的问题。不要以为所有的发言数据会很多,其实服务器端
只要保存最后100句就已经很了不起了,不是吗?
  JAVA里关于管道的API有:
  ●Java.io.PipedInputStream
  PipldInputStream():
  创建新的管道输入流,且它没有关联一个管道输出流。
  PipldInputStream(PipldOutputStream out):
  创建新的管道输入流,且从管道输出流out中读取数据。
  connect(PipldOutputStream out):
  关联一个管道输出流,且这个流读取数据。
  ●Java.io.PipedOutputStream
  PipldOutputStream():
  创建新的管道输出流,且它没有关联一个管道输入流。
  PipldOutputStream(PipldInputStream in):
  创建新的管道输出流,并输出数据到in。
  connect(PipldInputStream in):
  关联一个管道输入流,并输入数据到in。
◆Daemon的实现
  实际上,我还没有找到直接在JAVA中实现后台守护进程的方法。实现一个后台进程
需要完成一系列的工作,包括:关闭所有的文件描述字;改变当前工作目录;重设文件
存取屏蔽码(umask) ;在后台执行;脱离进程组;忽略终端I/O信号;脱离控制终端。
  JAVA中有一个叫Daemon Thread的东西,我没有使用过。据介绍,这种叫服务线程的
东东唯一的目的就是为其它线程提供服务。而一个程序里如果只剩下服务线程的话,这
个程序就会停止(和我们的初衷简直就是南辕北辙)。有兴趣的朋友可以看看相关的内
容,在java.lang.Thread.setDaemon()。
  虽然我们不能用JAVA实现后台服务守护进程,不过我们还有JAVA的C接口,问题总有
解决的办法。
◆异常处理
  在Socket通信过程中很容易出现一些意外情况,如果不加处理直接发送数据,就可
能导致程序意外退出。例如,客户关闭了socket后,服务器继续发送数据,这就会导致
异常。为避免这一情况的发生,我们必须对它进行处理,一般情况下,只需要简单地忽
略这个信号就可以了。幸好,JAVA的异常处理机制还比较强壮。
◆用户断线判断和处理
  许多情况下,用户不是通过提交“离开”按钮离开聊天室,这时候就需要判断用户
是否断线了。一般用户断线可能包括以下几种情况:方法是:当用户关闭浏览器,或者
点击了浏览器stop按钮,或者跳转到其他网页的时候(如果用JAVASCRIPT弹出一个聊天
窗口的话,那么这两种情况我们是能够避免的——大不了再禁止右键),相对应的sock
et将会变成可读状态,而此时读出的数据却是空字符串。
  利用这个原理,只要在某个可读的socket读取数据时,读到的却是空数据,那么我
们就可以断定,与这个socket相对应的用户断线了。
◆防止连接超时断线
  如果浏览器在一段时间内没有接到任何数据,那么就会出现超时错误。要避免这一
错误,必须在一定间隔内发送一些数据,在我们这个应用系统里,可以发送一些html注
释。发送注释的工作可以直接插入聊天内容之间来完成。

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