Question

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。

服务器应用收到一个数据报，并对它进行解读的时候，必须提取出其中的电子函件地址，并检查本机保存的数据文件，看看里面是否已经包含了那个地址（如果没有，则添加之）。所以我们现在遇到了一个新的问题。Java 1.0 似乎没有足够的能力来方便地处理包含了电子函件地址的文件（Java 1.1 则不然）。但是，用 C 轻易就可以解决这个问题。因此，我们在这儿有机会学习将一个非 Java 程序同 Java 程序连接的最简便方式。程序使用的 Runtime 对象包含了一个名为 exec() 的方法，它会独立机器上一个独立的程序，并返回一个 Process（进程）对象。我们可以取得一个 OutputStream，它同这个单独程序的标准输入连接在一起；并取得一个 InputStream，它则同标准输出连接到一起。要做的全部事情就是用任何语言写一个程序，只要它能从标准输入中取得自己的输入数据，并将输出结果写入标准输出即可。如果有些问题不能用 Java 简便与快速地解决（或者想利用原有代码，不想改写），就可以考虑采用这种方法。亦可使用 Java 的“固有方法”（Native Method），但那要求更多的技巧，大家可以参考一下附录 A。

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();
  }
} ///:~

NameCollector 中的第一个定义应该是大家所熟悉的：选定端口，创建一个数据报包，然后创建指向一个 DatagramSocket 的句柄。接下来的三个定义负责与 C 程序的连接：一个 Process 对象是 C 程序由 Java 程序启动之后返回的，而且那个 Process 对象产生了 InputStream 和 OutputStream，分别代表 C 程序的标准输出和标准输入。和 Java IO 一样，它们理所当然地需要“封装”起来，所以我们最后得到的是一个 PrintStream 和 DataInputStream。

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。

和往常一样，我们将 DatagramSocket 同一个端口连接到一起。在无限 while 循环中，程序会调用 receive()——除非一个数据报到来，否则 receive() 会一起处于“堵塞”状态。数据报出现以后，它的内容会提取到 String rcvd 里。我们首先将该字串两头的空格剔除（trim），再将其发给 C 程序。如下所示：

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。