接字编程(下)(3)
多点传送和MulticastSocket类
前面的例子显示了服务器程序线程发送单一的消息（通过流套接字或自寻址套接字）给唯一的客户端程序，这种行为被称为单点传送（unicasting），多数情况都不适合于单点传送，比如，摇滚歌手举办一场音乐会将通过互联网进行播放，画面和声音的质量依赖于传输速度，服务器程序要传送大约10亿字节的数据给客户端程序，使用单点传送，那么每个客户程序都要要复制一份数据，如果，互联网上有10000个客户端要收看这个音乐会，那么服务器程序通过Internet要传送10000G的数据，这必然导致网络阻塞，降低网络的传输速度。
如果服务器程序要将同一信息发送给多个客户端，那么服务器程序和客户程序可以利用多点传送（multicasting）方式进行通信。多点传送就是服务程序对专用的多点传送组的IP地址和端口发送一系列自寻址数据包，通过加入操作IP地址被多点传送Socket注册，通过这个点客户程序可以接收发送给组的自寻址包（同样客户程序也可以给这个组发送自寻址包），一旦客户程序读完所有要读的自寻址数据包，那么可以通过离开组操作离开多点传送组。
注意：IP地址224.0.0.1 到 239.255.255.255（包括）均为保留的多点传送组地址。
网络API通过MulticastSocket类和MulticastSocket，以及一些辅助类（比如NetworkInterface）支持多点传送，当一个客户程序要加入多点传送组时，就创建一个MulticastSocket对象。MulticastSocket(int port)构造函数允许应用程序指定端口（通过port参数）接收自寻址包，端口必须与服务程序的端口号相匹配，要加入多点传送组，客户程序调用两个joinGroup()方法中的一个，同样要离开传送组，也要调用两个leaveGroup()方法中的一个。
由于MulticastSocket扩展了DatagramSocket类，一个MulticastSocket对象就有权访问DatagramSocket方法。
List6是MCClient的源代码，这段代码示范了一个客户端加入多点传送组的例子。
Listing 6: MCClient.java
// MCClient.java
import java.io.*;
import java.net.*;
class MCClient
{
public static void main (String [] args) throws IOException
{
// Create a MulticastSocket bound to local port 10000. All
// multicast packets from the server program are received
// on that port.
MulticastSocket s = new MulticastSocket (10000);
// Obtain an InetAddress object that contains the multicast
// group address 231.0.0.1. The InetAddress object is used by
// DatagramPacket.
InetAddress group = InetAddress.getByName ("231.0.0.1");
// Join the multicast group so that datagram packets can be
// received.
s.joinGroup (group);
// Read several datagram packets from the server program.
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
// No line will exceed 256 bytes.
byte [] buffer = new byte [256];
// The DatagramPacket object needs no addressing
// information because the socket contains the address.
DatagramPacket dgp = new DatagramPacket (buffer,
buffer.length);
// Receive a datagram packet.
s.receive (dgp);
// Create a second byte array with a length that matches
// the length of the sent data.
byte [] buffer2 = new byte [dgp.getLength ()];
// Copy the sent data to the second byte array.
System.arraycopy (dgp.getData (),
0,
buffer2,
0,
dgp.getLength ());
// Print the contents of the second byte array. (Try
// printing the contents of buffer. You will soon see why
// buffer2 is used.)
System.out.println (new String (buffer2));
}
// Leave the multicast group.
s.leaveGroup (group);
// Close the socket.
s.close ();
}
}
MCClient创建了一个绑定端口号10000的MulticastSocket对象，接下来他获得了一个InetAddress子类对象，该子类对象包含多点传送组的IP地址231.0.0.0，然后通过joinGroup(InetAddress addr)方法加入多点传送组中，接下来MCClient接收10个自寻址包，同时输出他们的内容，然后使用leaveGroup(InetAddress addr)方法离开传送组，最后关闭套接字。
也许你对使用两个字节数组buffer 和 buffer2感到奇怪，当接收到一个自寻址包后，getData()方法返回一个引用，自寻址包的长度是256个字节，如果要输出所有数据，在输出完实际数据后会有很多空格，这显然是不合理的，所以我们必须去掉这些空格，因此我们创建一个小的字节数组buffer2，buffer2的实际长度就是数据的实际长度，通过调用DatagramPackets getLength()方法来得到这个长度。从buffer 到 buffer2快速复制getLength()的长度的方法是调用System.arraycopy()方法。
List7 MCServer的源代码显示了服务程序是怎样工作的。
Listing 7: MCServer.java
// MCServer.java
import java.io.*;
import java.net.*;
class MCServer
{
public static void main (String[] args) throws IOException
{
System.out.println ("Server starting...\n");
// Create a MulticastSocket not bound to any port.
MulticastSocket s = new MulticastSocket ();
// Because MulticastSocket subclasses DatagramSocket, it is
// legal to replace MulticastSocket s = new MulticastSocket ();
// with the following line.
// DatagramSocket s = new DatagramSocket ();
// Obtain an InetAddress object that contains the multicast
// group address 231.0.0.1. The InetAddress object is used by
// DatagramPacket.
InetAddress group = InetAddress.getByName ("231.0.0.1");
// Create a DatagramPacket object that encapsulates a reference
// to a byte array (later) and destination address
// information. The destination address consists of the
// multicast group address (as stored in the InetAddress object)
// and port number 10000 -- the port to which multicast datagram
// packets are sent. (Note: The dummy array is used to prevent a
// NullPointerException object being thrown from the
// DatagramPacket constructor.)
byte [] dummy = new byte [0];
DatagramPacket dgp = new DatagramPacket (dummy,
0,
group,
10000);
// Send 30000 Strings to the port.
for (int i = 0; i < 30000; i++)
{
// Create an array of bytes from a String. The platforms
// default character set is used to convert from Unicode
// characters to bytes.
byte [] buffer = ("Video line " + i).getBytes ();
// Establish the byte array as the datagram packets
// buffer.
dgp.setData (buffer);
// Establish the byte arrays length as the length of the
// datagram packets buffer.
dgp.setLength (buffer.length);
// Send the datagram to all members of the multicast group
// that listen on port 10000.
s.send (dgp);
}
// Close the socket.
s.close ();
}
}
MCServer创建了一个MulticastSocket对象，由于他是DatagramPacket对象的一部分，所以他没有绑定端口号，DatagramPacket有多点传送组的IP地址（231.0.0.0），一旦创建DatagramPacket对象，MCServer就进入一个发送30000条的文本的循环中，对文本的每一行均要创建一个字节数组，他们的引用均存储在前面创建的DatagramPacket对象中，通过send()方法，自寻址包发送给所有的组成员。
在编译了MCServer 和 MCClient后，通过输入java MCServer开始运行MCServer，最后再运行一个或多个MCClient。
结论
本文通过研究套接字揭示了Java的网络API的应用方法，我们介绍了套接自的慨念和套接字的组成，以及流套接字和自寻址套接字，以及如何使用InetAddress, Socket, ServerSocket, DatagramPacket, DatagramSocket和MulticastSocket类。在完成本文后就可以编写基本的底层通讯程序。
多点传送和MulticastSocket类
前面的例子显示了服务器程序线程发送单一的消息（通过流套接字或自寻址套接字）给唯一的客户端程序，这种行为被称为单点传送（unicasting），多数情况都不适合于单点传送，比如，摇滚歌手举办一场音乐会将通过互联网进行播放，画面和声音的质量依赖于传输速度，服务器程序要传送大约10亿字节的数据给客户端程序，使用单点传送，那么每个客户程序都要要复制一份数据，如果，互联网上有10000个客户端要收看这个音乐会，那么服务器程序通过Internet要传送10000G的数据，这必然导致网络阻塞，降低网络的传输速度。
如果服务器程序要将同一信息发送给多个客户端，那么服务器程序和客户程序可以利用多点传送（multicasting）方式进行通信。多点传送就是服务程序对专用的多点传送组的IP地址和端口发送一系列自寻址数据包，通过加入操作IP地址被多点传送Socket注册，通过这个点客户程序可以接收发送给组的自寻址包（同样客户程序也可以给这个组发送自寻址包），一旦客户程序读完所有要读的自寻址数据包，那么可以通过离开组操作离开多点传送组。
注意：IP地址224.0.0.1 到 239.255.255.255（包括）均为保留的多点传送组地址。
网络API通过MulticastSocket类和MulticastSocket，以及一些辅助类（比如NetworkInterface）支持多点传送，当一个客户程序要加入多点传送组时，就创建一个MulticastSocket对象。MulticastSocket(int port)构造函数允许应用程序指定端口（通过port参数）接收自寻址包，端口必须与服务程序的端口号相匹配，要加入多点传送组，客户程序调用两个joinGroup()方法中的一个，同样要离开传送组，也要调用两个leaveGroup()方法中的一个。
由于MulticastSocket扩展了DatagramSocket类，一个MulticastSocket对象就有权访问DatagramSocket方法。
List6是MCClient的源代码，这段代码示范了一个客户端加入多点传送组的例子。
Listing 6: MCClient.java
// MCClient.java
import java.io.*;
import java.net.*;
class MCClient
{
public static void main (String [] args) throws IOException
{
// Create a MulticastSocket bound to local port 10000. All
// multicast packets from the server program are received
// on that port.
MulticastSocket s = new MulticastSocket (10000);
// Obtain an InetAddress object that contains the multicast
// group address 231.0.0.1. The InetAddress object is used by
// DatagramPacket.
InetAddress group = InetAddress.getByName ("231.0.0.1");
// Join the multicast group so that datagram packets can be
// received.
s.joinGroup (group);
// Read several datagram packets from the server program.
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
// No line will exceed 256 bytes.
byte [] buffer = new byte [256];
// The DatagramPacket object needs no addressing
// information because the socket contains the address.
DatagramPacket dgp = new DatagramPacket (buffer,
buffer.length);
// Receive a datagram packet.
s.receive (dgp);
// Create a second byte array with a length that matches
// the length of the sent data.
byte [] buffer2 = new byte [dgp.getLength ()];
// Copy the sent data to the second byte array.
System.arraycopy (dgp.getData (),
0,
buffer2,
0,
dgp.getLength ());
// Print the contents of the second byte array. (Try
// printing the contents of buffer. You will soon see why
// buffer2 is used.)
System.out.println (new String (buffer2));
}
// Leave the multicast group.
s.leaveGroup (group);
// Close the socket.
s.close ();
}
}
MCClient创建了一个绑定端口号10000的MulticastSocket对象，接下来他获得了一个InetAddress子类对象，该子类对象包含多点传送组的IP地址231.0.0.0，然后通过joinGroup(InetAddress addr)方法加入多点传送组中，接下来MCClient接收10个自寻址包，同时输出他们的内容，然后使用leaveGroup(InetAddress addr)方法离开传送组，最后关闭套接字。
也许你对使用两个字节数组buffer 和 buffer2感到奇怪，当接收到一个自寻址包后，getData()方法返回一个引用，自寻址包的长度是256个字节，如果要输出所有数据，在输出完实际数据后会有很多空格，这显然是不合理的，所以我们必须去掉这些空格，因此我们创建一个小的字节数组buffer2，buffer2的实际长度就是数据的实际长度，通过调用DatagramPackets getLength()方法来得到这个长度。从buffer 到 buffer2快速复制getLength()的长度的方法是调用System.arraycopy()方法。
List7 MCServer的源代码显示了服务程序是怎样工作的。
Listing 7: MCServer.java
// MCServer.java
import java.io.*;
import java.net.*;
class MCServer
{
public static void main (String[] args) throws IOException
{
System.out.println ("Server starting...\n");
// Create a MulticastSocket not bound to any port.
MulticastSocket s = new MulticastSocket ();
// Because MulticastSocket subclasses DatagramSocket, it is
// legal to replace MulticastSocket s = new MulticastSocket ();
// with the following line.
// DatagramSocket s = new DatagramSocket ();
// Obtain an InetAddress object that contains the multicast
// group address 231.0.0.1. The InetAddress object is used by
// DatagramPacket.
InetAddress group = InetAddress.getByName ("231.0.0.1");
// Create a DatagramPacket object that encapsulates a reference
// to a byte array (later) and destination address
// information. The destination address consists of the
// multicast group address (as stored in the InetAddress object)
// and port number 10000 -- the port to which multicast datagram
// packets are sent. (Note: The dummy array is used to prevent a
// NullPointerException object being thrown from the
// DatagramPacket constructor.)
byte [] dummy = new byte [0];
DatagramPacket dgp = new DatagramPacket (dummy,
0,
group,
10000);
// Send 30000 Strings to the port.
for (int i = 0; i < 30000; i++)
{
// Create an array of bytes from a String. The platforms
// default character set is used to convert from Unicode
// characters to bytes.
byte [] buffer = ("Video line " + i).getBytes ();
// Establish the byte array as the datagram packets
// buffer.
dgp.setData (buffer);
// Establish the byte arrays length as the length of the
// datagram packets buffer.
dgp.setLength (buffer.length);
// Send the datagram to all members of the multicast group
// that listen on port 10000.
s.send (dgp);
}
// Close the socket.
s.close ();
}
}
MCServer创建了一个MulticastSocket对象，由于他是DatagramPacket对象的一部分，所以他没有绑定端口号，DatagramPacket有多点传送组的IP地址（231.0.0.0），一旦创建DatagramPacket对象，MCServer就进入一个发送30000条的文本的循环中，对文本的每一行均要创建一个字节数组，他们的引用均存储在前面创建的DatagramPacket对象中，通过send()方法，自寻址包发送给所有的组成员。
在编译了MCServer 和 MCClient后，通过输入java MCServer开始运行MCServer，最后再运行一个或多个MCClient。
结论
本文通过研究套接字揭示了Java的网络API的应用方法，我们介绍了套接自的慨念和套接字的组成，以及流套接字和自寻址套接字，以及如何使用InetAddress, Socket, ServerSocket, DatagramPacket, DatagramSocket和MulticastSocket类。在完成本文后就可以编写基本的底层通讯程序。
