多點傳送和MulticastSocket類

　　前面的例子顯示了服務器程序線程發送單一的消息（通過流套接字或自尋址套接字）給唯一的客戶端程序，這種行為被稱為單點傳送（unicasting），多數情況都不適合于單點傳送，比如，搖滾歌手舉辦一場音樂會將通過互聯網進行播放，畫面和聲音的質量依賴于傳輸速度，服務器程序要傳送大約10億字節的數據給客戶端程序，使用單點傳送，那么每個客戶程序都要要復制一份數據，如果，互聯網上有10000個客戶端要收看這個音樂會，那么服務器程序通過Internet要傳送10000G的數據，這必然導致網絡阻塞，降低網絡的傳輸速度。

　　如果服務器程序要將同一信息發送給多個客戶端，那么服務器程序和客戶程序可以利用多點傳送（multicasting）方式進行通信。多點傳送就是服務程序對專用的多點傳送組的IP地址和端口發送一系列自尋址數據包，通過加入操作IP地址被多點傳送Socket注冊，通過這個點客戶程序可以接收發送給組的自尋址包（同樣客戶程序也可以給這個組發送自尋址包），一旦客戶程序讀完所有要讀的自尋址數據包，那么可以通過離開組操作離開多點傳送組。

　　注意：IP地址224.0.0.1 到 239.255.255.255（包括）均為保留的多點傳送組地址。

　　網絡API通過MulticastSocket類和MulticastSocket，以及一些輔助類（比如NetworkInterface）支持多點傳送，當一個客戶程序要加入多點傳送組時，就創建一個MulticastSocket對象。MulticastSocket(int port)構造函數允許應用程序指定端口（通過port參數）接收自尋址包，端口必須與服務程序的端口號相匹配，要加入多點傳送組，客戶程序調用兩個joinGroup()方法中的一個，同樣要離開傳送組，也要調用兩個leaveGroup()方法中的一個。

　　由于MulticastSocket擴展了DatagramSocket類，一個MulticastSocket對象就有權訪問DatagramSocket方法。

　　List6是MCClient的源代碼，這段代碼示范了一個客戶端加入多點傳送組的例子。

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創建了一個綁定端口號10000的MulticastSocket對象，接下來他獲得了一個InetAddress子類對象，該子類對象包含多點傳送組的IP地址231.0.0.0，然后通過joinGroup(InetAddress addr)方法加入多點傳送組中，接下來MCClient接收10個自尋址包，同時輸出他們的內容，然后使用leaveGroup(InetAddress addr)方法離開傳送組，最后關閉套接字。

　　也許你對使用兩個字節數組buffer 和 buffer2感到奇怪，當接收到一個自尋址包后，getData()方法返回一個引用，自尋址包的長度是256個字節，如果要輸出所有數據，在輸出完實際數據后會有很多空格，這顯然是不合理的，所以我們必須去掉這些空格，因此我們創建一個小的字節數組buffer2，buffer2的實際長度就是數據的實際長度，通過調用DatagramPacket's getLength()方法來得到這個長度。從buffer 到 buffer2快速復制getLength()的長度的方法是調用System.arraycopy()方法。

　　List7 MCServer的源代碼顯示了服務程序是怎樣工作的。

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 platform's
　　　// 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 packet's
　　　// buffer.

　　　dgp.setData (buffer);

　　　// Establish the byte array's length as the length of the
　　　// datagram packet's 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創建了一個MulticastSocket對象，由于他是DatagramPacket對象的一部分，所以他沒有綁定端口號，DatagramPacket有多點傳送組的IP地址（231.0.0.0），一旦創建DatagramPacket對象，MCServer就進入一個發送30000條的文本的循環中，對文本的每一行均要創建一個字節數組，他們的引用均存儲在前面創建的DatagramPacket對象中，通過send()方法，自尋址包發送給所有的組成員。

　　在編譯了MCServer 和 MCClient后，通過輸入java MCServer開始運行MCServer，最后再運行一個或多個MCClient。

　　結論

　　本文通過研究套接字揭示了Java的網絡API的應用方法，我們介紹了套接自的慨念和套接字的組成，以及流套接字和自尋址套接字，以及如何使用InetAddress, Socket, ServerSocket, DatagramPacket, DatagramSocket和MulticastSocket類。在完成本文后就可以編寫基本的底層通訊程序。