基于java多线程的代理服务器的设计与实现

基于java多线程的代理服务器的设计与实现内容摘要：

环境，及先进的系统开发方案，从而达到充分利用现有 资源，提高系统开发水平和应用效果 的 目的。 (1) 系统应基本 完成服务器代理功能 ，满足 多用户同时连接的请求 需要，并达到操作过程简便。 (2) 系统采用 多线程的连接技术，实现服务器端和客户 端整合的方式 ，显示用户界面 的 信息，基本操作。 Server（服务器端）负责实现数据服务。 (3) 系统应具备数据库维护功能，及时根据要求进行数据的添加，删除，修改等操作， (4) 合理的数据流设计，在应用系统设计中，相对独立的模块间以数据流连接，使各模块间的藕合性较低，方便系统运行，提高系统安全性。 系统设计原则 为 满足系统 操作简便， 处理大量的请求， 最大限度的提高软件的质量，从而满足 网络代理的 实际需要，在设计开发过程中遵循了，如下原则： (1) 实用性原则：本系统是 应用型系统， 要基本适合 网络代理服务器的 实际 需求，并能够处理一些特殊情况的要求。 (2) 易操作原则：要求设计的系统功能齐全，操作方便， 操作 提示。 (3) 源程序可读性原则：为了便于以后扩充设计，维护人员读懂代码或以后的代码修改，软件升级维护，尽可能做好代码注释工作。 (4) 优化原则：为了使系统更为完善的目的，合理的运用窗口，菜单，对象等的整合，使程序便于修改，也方便了将来的维护。 系统目标设计 本课题要实现一个 多线程连接的代理服务器，要实现 HTTP 代理功能，服务器能够建立服务，接收用户请求，连接远程 Web 服务器，并将远程 Web 服务器上获取的数据转发给用户。 代理 服务器的功能要实现，对于任何一个用户连接请求，服务器都能够对其进行响应，启动服务器后，其响应过程可以分三步骤完成。 第一步，创建线程用于监听用户连接，由于该代理服务器是基于面向连接的 TCP 协议，通过对 java 提供的流 Socket 类实现。 因此，用户在请求服务连接之前，必须建立与服务器之间的连接。 第二步，接收用户请求，并向目的 Web 服务器转发用户请求。 第三步，接收从服务器上 获取的数据，并向用户浏览器转发，同一时间中，数据接收线程和数据发送线程同时工作，并且通过共享缓冲进行同步和协调工作。 8 UML 建模语言需求和功能描述 统一建模语言（ UML）是一种基于面向对象的可视化建模语言。 它提供了丰富的用图形符号表示的模型元素，这些标准的图形符号隐含了 UML 的语法，而由这些图形符号组成的各种模型，则给出了 UML 的语义。 它的简单、一致、通用的定义，使开发者能在语义上取得一致，消除了因人而异的表达方面所造成的影响。 UML 代表了面向对象方法的软件开发技术的发展方向，具有重大的经济价值和国防价值，获得了工业界和科技界的广泛支持，已成为可视化建模语言事实上的工业标准。 用例描述 代理服务器其实相对客户 /服务器，和浏览器 /服务器模式而言，是一种 即 是客户端也兼做服务器端的软件模型，它要实现的功能，就是，建立与服务器的连接，转发用户连接到目标 Web服务器，从远端服务器获取数据，再把收据转发给用户浏览器， 而且在其中实现服务器的开启和关闭。 根据功能描述可以得到 用户相关的 用例： 图 31 普通用户用例图 根据用例图的描述，对普通用户的用例进行编号划分如表 31。 表 31 普通用户用例编号划分 用例名称 登陆 建立连接 资料 管理 提出请求信息 返回 请求信息 断开连接 用例编号 101 102 103 104 105 106 每个用例的 功能的 描述文件如下： 9 表 32 登陆 用例名称：登陆 用例编号： 101 功能描述： 用户根据自己的账号以及密码登录系统 前置条件： 用户进入登陆页面， 用户必须是管理员已授权，系统正常通信 后置条件： 用户登录成功后进入相关页面进行相应操作 其它条件 :用户名与密码不符时，提示出错信息 正常事件流： （ 1） 用户进入登录页面 （ 2） 用户输入账号和密码 （ 3） 用户提交登录信息 （ 4） 系统验证用户提交的登录信息 （ 5） 系统验证不通过转备选事件流 1 （ 6） 系统验证通过，用户登录成功 备选事件流： （ 1） 用户登录失败，系统提示：“输入的用户名和密码不匹配。 ” 特殊需求： （ 1） 账号至少 6位 表 33 建立连接 用例名称：建立连接 用例编号： 102 功能描述：用户与服务器 建立连接，进行网络通信 前置条件： （ 1）有正常的网络通信（ 2）服务器相关设置正确 后置条件： 用户进行与服务器交互 其它条件 ：操作错误 ，提示出错信息 正常事件流： （ 1） 启动 系统 （ 2）用户输入请求信息 （ 3）用户发送请求信 （ 4）用户接收系统的返回信息 备选事件流： ， 将失败信息返回给用户 表 34 资料管理 用例名称：资料管理 用例编号： 103 功能描述：用户进行对自己的用户名和密码进行修改 前置条件： （ 1）有正常的网络通信 （ 2）服务器相关设置正确 （ 3）用户权限合法 后置条件：用户进行自己资料的维护 其它条件：操作错误，提示出错信息 正常事件流： （ 1）用户输入更改信息 （ 2）用户发送更改信息 备选事件流： ，将失败信息返回给用户 10 表 35 提出请求信息 用例名称：提出请求信息 用 例编号： 104 功能描述： 用户与系统进行正常的交互，系统接收用户的请求操作 前置条件： （ 1）有正常的网络通信 （ 2） 系统 相关设置 已完成 后置条件：用户进行 请求信息的输入 其它条件：操作错误，提示出错信息 正常事件流： （ 1）用户输入 请求 信息 （ 2）用户发送 请求 信息 备选事件流： 请求失败，重新输入 特殊需求： 规范的请求操作 备注：无 表 36 返回请求信息 用例名称：返回请求信息 用例编号： 105 功能描述：用户与系统进行正常的交互，用户接收系统返回的信息 前置条件： （ 1）请求信息操作得到响应 后置条件：无 其它条件：操作错误，提示错误信息 正常事件流：（ 1）用户接收返回信息 备选事件流： 无 特殊需求：无 表 37 断开连接 用例名称：断开连接 用例编号： 106 功能描述：断开与系统建立的当前连接 前置条件： （ 1）与系统正处于正常连接状态 后置条件： 无 其它条件： 无 正常事件流：（ 1） 用户发出断开连接的请求 （ 2）将断开连接的命令发送给系统 （ 3）断开连接 备选事件流： 如断开连接失败，将错误信息返回给用户 特殊需求：无 备注：无 11 图 32 管理员 用户用例图 根据管理员用户的用例图描述，对管理员用户的用例进行编号划分入表 38。 表 38 管理员 用户用例编号划分 用例名称 登陆 建立连接 用户管理 后台管理 信息返回 断开连接 用例编号 201 202 203 204 205 206 代理服务器管理员相关联用例分析图 每个用例的描述文件如下： 表 39 登陆 用例名称：登陆 用例编号： 201 功能描述：管理员根据自己的账号以及密码登录系统 前置条件：进入登陆页面，管理员是合法的，系统正常通信 后置条件：登录成功后进入相 关页面进行相应操作 其它条件：用户名与密码不符时，提示出错信息 正常事件流： （ 1）进入登录页 （ 2）输入账号和密码 （ 3）提交登录信息 （ 4）系统验证提交的登录信息 （ 5）系统验证不通过转备选事件流 1 （ 6）系统验证通过，用户登录成功 备选事件流： （ 1）登录失败，系统提示：“输入的用户名和密码不匹配。 ” 特出需求：规范操作 12 表 310 建立连接 用例名称：建立连接 用例编号： 202 功能描述：管理员与服务器建立连接，进行网络通信 前置条件： （ 1）有正常的网络通信 （ 2）服务器相关设置正确 后置条件：管理员进行与服务器交互 其它条件：操作错误，提示出错信息 正常事件流： （ 1）启动系统 （ 2）设置系统参数 备选事件流： ，将失败信息返回给用户 特殊需求： 规范的请求操作 表 311 用户管理 用例名称：用户管理 用例编号： 203 功能描述：管理员添加用户或者删除用户 前置条件： （ 1）有正常的网络通信 （ 2）服务器相关设置正确 后置条件：管理员进行与服务器交互 其它条件：操作错误，提示出错信息 正常事 件流： （ 1）启动系统 （ 2）进入相应界面 （ 3）设置系统参数 表 312 后台管理 用例名称：后台管理 用例编号： 204 功能描述：管理员进行系统维护 前置条件： （ 1）有正常的网络通信 （ 2）进入相关的界面 后置条件：管理员进行与服务器交互 其它条件：操作错误，提示出错信息 正常事件流： （ 1）启动系统 （ 2）进入相应界面 （ 3）设置系统参数 （ 4）提交相应的信息 特殊需求： 规范的请求操作 13 表 313 信息返回 用例名称： 信息返回 用例编号： 205 功能描述：管理员进行信息查看 前置条件： （ 1）有正常的网络通信 （ 2）进入相关的界面 后置条件：管理员进行与服务器交互 其它条件：操作错误，提示出错信息 正常事件流： （ 1）启动系统（ 2）进入相应界面 （ 3）查看前台的运行情况 备选事件流： 管理前台的操作 表 314 断开连接 用例名称：断开连接 用例编号： 206 功能描述：断开与系统建立的当前连接 前置条件： （ 1）与系统正处于正常连接状态 后置条件：无 正常事件流：（ 1）发出断开连接的请求 （ 2）将断开连接的命令发送给系统 （ 3）断开连接 备选事件流： 如断开连接失败，将错误信息返回给管理员 代理 服务器端活动图 通过对以上用例的分析和描述可以对服务器的用例，进行如下活动图的描述（如图 33） 图 33 服务器“服务请求”活动图 14 客户端对象的获取 首先分析客户端，从用例及其描述中，分析每个活动及其实现的功能，可以得到实现客户端应用的对象包括。 连接界面，服务界面，建立连接，响应处理，获取服务和断开连接，他们之间的对象图如图 34。 图 34客户应用的对象图 类及对象设计 用户界面类 设计 通过以上对用例的描述，及对象的分析，进行对用户的界面设计类图（如图 ） 图 35 用户界面的类图 这个类图描述了界面本身的结构，是一个简单的设计模型，而并没牵涉到界面类在整体中的应用 ，只是描述了界面类所用到的属性，同时也没给出与人机交互的方式。 15 服务器类的设计 在服务器的设计中应用了几个类来实现服务器的多线程代理功能， HTTP 代理服务器必须具有如下功能 （ 类、对象图 34）。 (1)启动服务，接受用户代理请求。 (2)接收用户请求，分析用 户请求，并向目的 Web 服务器转发用户请求。 (3)从目的 Web 服务器上下载获取数据到代理服务器。 (4)向用户浏览器转发获取的远程 Web 服务器上的数据。 (5)关闭服务的功能。 为实现以上所要求的代理服务器功能，需建立如下几个类。 (1)服务器主框架类 UserPanel 类 ，主框架类提供了服务器的人机交互的界面，而且在其中实现了服务器的启动和关闭功能。 (2)服务器侦听线程类 ServerListen 类 ，侦听线程类负责侦听用户连接，并实现响应用户连接请求的功能，其父类为 Thread 类。 (3)用户请求转发线程类 UserToserver 类 ，它负责接收用户的连接请求，对用户请求进行分析，并将其转发到目的 Web 服务器，其父类为 Thread 类。 (4)数据缓冲类 ShareBuffer 类 ，数据缓冲类提供了数据缓冲的功能，并且实现了接收数据线程和数据转发线程的同步机制与协作。 (5)数据接收线程类 ServerToProxy 类 ，数据接收线程类负责从目的 Web 服务器获取数据，其父类为 Thread 类。 (6)数据转发线程类 ProxyToUser 类 ，数据转发线程类负责将数据转发给用户浏览器，其父类为 Thread 类。 (7)日志保存类 logMessageSQL 类，主要用来保存 用户的操作信息，保存到数据库。 图 36 服务器类、对象图 系统模块划分 根据系统分析和功能需求此系统的模块主要有管。