基于Java Socket及數(shù)據(jù)庫連接池的農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)

王海峰++張偉

摘 要：通過基于Java Socket的農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)及其相關(guān)應(yīng)用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者可以通過Web得到實用性強的數(shù)據(jù)，從而對農(nóng)作物進行有效控制。該系統(tǒng)結(jié)合Socket通信和數(shù)據(jù)庫連接池來進行數(shù)據(jù)存儲，可以使系統(tǒng)的知識庫能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的應(yīng)用和分布式處理，并具有較好的移植性和擴展性。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)；應(yīng)用；Socket通信；數(shù)據(jù)庫連接池

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）02-00-02

0 引 言

充分利用農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)采集點多的優(yōu)勢，建立Web平臺的農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)是解決我國農(nóng)業(yè)問題的一條切實可行的便利途徑。將節(jié)點接入系統(tǒng)后，再加入安全性驗證，保證雙方數(shù)據(jù)安全并使得數(shù)據(jù)實時刷新。系統(tǒng)采用 TCP標準Java實現(xiàn)，完成服務(wù)端和客戶端的信息傳輸，同時通過連接池訪問數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了C/S模式經(jīng)典三層架構(gòu)，從而使得系統(tǒng)更易使用和安全。該平臺服務(wù)器端架構(gòu)于Windows 7系統(tǒng)下，數(shù)據(jù)庫采用MySQL。

1 TCP 協(xié)議原理

TCP/IP是一組不同的協(xié)議組合在一起構(gòu)成的協(xié)議簇[1]，通常稱該協(xié)議簇為TCP/IP。TCP和UDP是信息傳輸?shù)膬蓚€主要協(xié)議。TCP是面向連接的服務(wù)，若要傳輸數(shù)據(jù)，應(yīng)先構(gòu)建可靠連接通道，而后終端計算機通過這條通道來傳輸數(shù)據(jù)。使用TCP傳遞數(shù)據(jù)之前，終端之間應(yīng)先創(chuàng)建連接[2]，實現(xiàn)可靠信息傳遞。對于傳輸前不需要構(gòu)建連接的UDP協(xié)議，傳輸時不需要等待主機任何響應(yīng)，也不能保障數(shù)據(jù)的安全，數(shù)據(jù)傳遞是不可靠的?；诳煽啃詳?shù)據(jù)傳輸考慮，系統(tǒng)通過TCP協(xié)議達到信息安全傳遞的目的。

2 TCP 實現(xiàn)Java Socket通信

Java不僅跨平臺，同時支持多線程，而且還自帶驗證方法，從而提高了代碼的安全度，故系統(tǒng)運用Java開發(fā)。Socket俗稱套接字，作用于進程間，一般包含終端計算機名、目標端口、標準約定名，用以表示網(wǎng)絡(luò)上的兩個目標主機，即每個終端含有Socket，同時在兩終端間構(gòu)建了虛“通道”，實現(xiàn)穩(wěn)定連接。涉及網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的Java類大都存放于網(wǎng)絡(luò)包里，它運用以TCP協(xié)議作為標準的Socket類[3]和Server Socket類創(chuàng)建“通道”。當(dāng)前客/服模式是網(wǎng)絡(luò)通信的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。

2.1 Socket客戶端套接字

運用Socket類可研發(fā)客戶端應(yīng)用，它可自主請求服務(wù)器，以public Socket（InetAddressaddress，intport）throws IOException方法構(gòu)造Socket對象，它創(chuàng)建了同目標計算機的連接。

2.2 ServerSocket服務(wù)器端套接字

服務(wù)器端ServerSocket類可監(jiān)聽和處理連接請求，獲取數(shù)據(jù)[4]后，返回對應(yīng)結(jié)果。服務(wù)器端指定本地計算機8888端口，若創(chuàng)建服務(wù)器端失敗，則會捕獲非正常情況。

調(diào)用ServerSocket.accept（）監(jiān)聽Socket連接請求，同時做出連接響應(yīng)，該響應(yīng)顯示了兩終端連接[5]，終端間運用Socket對象進行信息傳輸。但調(diào)用accept（）會阻塞運行線程，Server端只有收到客戶端連接請求，才會給出對應(yīng)結(jié)果。

若服務(wù)器端要適應(yīng)客戶端的并發(fā)請求，一般有兩種方式：（1）服務(wù)器端循環(huán)給多個用戶做出響應(yīng)；（2）服務(wù)器端并發(fā)處理客戶端請求，該方式要求多線程實現(xiàn)。系統(tǒng)以并發(fā)多線程方式工作，通過實現(xiàn)Runnable接口來實現(xiàn)多線程，即每一個客戶端請求啟動一個服務(wù)器端線程，其工作原理如圖1所示。

2.3 Socket通信過程

構(gòu)建Socket通信過程的步驟如下：

（1）構(gòu)造對象ServerSocket并指定目標端口，創(chuàng)建Socket類作為客戶端。

（2）使用accept（）方法監(jiān)聽連接請求。

（3）使用getInputStream（）和getOutputStream（）方法來獲得輸入流和輸出流。通訊兩端依據(jù)約定獲取數(shù)據(jù)，從而達到信息傳遞的目標。

（4）結(jié)束傳輸后，用close（）關(guān)閉兩端連接。

Socket交互過程工作原理如圖2所示。

3 連接池工作原理

以往，開發(fā)人員運用jdbc[6]構(gòu)建數(shù)據(jù)庫連接。但是在使用了jdbc連接的項目中，當(dāng)請求較少時，數(shù)據(jù)庫還能較好運行，若存在大并發(fā)請求時，就會降低整個系統(tǒng)的性能。故系統(tǒng)采用連接池訪問數(shù)據(jù)庫。傳統(tǒng)jdbc連接數(shù)據(jù)庫過程如圖3所示。

在使用連接池前，會先構(gòu)建較多連接存放在內(nèi)存中供之后使用。連接池的運作方式是：首先向數(shù)據(jù)庫請求多個Connection，放置于池內(nèi)，等待其它人構(gòu)建連接，結(jié)束后返還給連接池，連接不會銷毀，使得應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫之間獲得更多連接數(shù)。它允許應(yīng)用多次采納現(xiàn)有連接，但不會去再創(chuàng)建，同時釋放空閑連接，從而降低數(shù)據(jù)庫負載。該方法使得數(shù)據(jù)庫更易操作，極大地提高了系統(tǒng)性能。

使用連接池主要有以下幾方面：

（1）建立連接池；

（2）管理連接池。當(dāng)用戶需訪問數(shù)據(jù)庫時，不需要再構(gòu)建連接，而是跟連接池申請連接；

（3）封閉連接池。當(dāng)系統(tǒng)結(jié)束運行時，連接池需要關(guān)閉，釋放內(nèi)存，緩解主機壓力。

使用連接池創(chuàng)建連接的過程如圖4所示。

4 實現(xiàn)農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器

農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器運行于Windows7操作系統(tǒng)，采用專線與底層相連。當(dāng)服務(wù)器端啟動后，客戶端向它請求構(gòu)建連接，此時服務(wù)器端做出響應(yīng)，會啟動一線程，同時創(chuàng)建服務(wù)器端Socket與客戶端間的連接，以獲取傳輸數(shù)據(jù)，從而截取業(yè)務(wù)信息，而后依據(jù)業(yè)務(wù)類型不同調(diào)用對應(yīng)業(yè)務(wù)類處理，之后客戶端接收到返回結(jié)果，形成經(jīng)典三層架構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

5 結(jié) 語

通過Java提供的Java Socket和連接池構(gòu)建了經(jīng)典三層結(jié)構(gòu)的農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)，服務(wù)器端作為中間層訪問數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)信息返回給另一終端。由于模型層與視圖層的分離，當(dāng)其它應(yīng)用層需要變化時，客戶端不必修改，極大地提升了模塊的重用性。這樣服務(wù)器端作為中間層，不僅系統(tǒng)安全得到保障，同時規(guī)避了重要接口外露，使得整個系統(tǒng)可穩(wěn)定安全運行。伴隨著時代的發(fā)展，該結(jié)構(gòu)將得到普及。

參考文獻

[1] LARRY L P，BRUCE S D.計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方法[M].葉新銘，賈波，等，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[2] CHAD D.Java網(wǎng)絡(luò)編程指南[M].邱仲潘，等，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2002.

[3]陸正武，張志立.Java項目開發(fā)實踐[M].北京：中國鐵道出版社，2005.

[4]劉曉華.精通Java核心技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[5]耿祥義，張躍平.JAVA 2實用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[6]田翔川.JSP 數(shù)據(jù)庫連接池的設(shè)計[J].計算機應(yīng)用研究，2004，21 （2）：198-199.endprint