這個是我做的另一個畢業設計,使用的最基本的socket通信實現文件傳輸,使用該程序可同時給多個人發送不同的文件并支持斷點續傳。
由于只為畢業設計而寫的,只實現了功能,沒有在速度上優化,發上來只為給要做類似程序的朋友做個參考。以下是畢業論文中的節選。
源代碼已經上傳了。
第3章 設計文檔
3.1 任務概述
本項任務要開發一款P2P文件傳輸軟件,該軟件可以在局域網和互連上使用,具有文件傳輸,斷點續傳,多線程連接等功能。
3.1.1 開發背景
隨著網絡的普及,在網絡中交換信息,特別是文件成為使用網絡時經常性工作,現有的文件傳輸工具如QQ、MSN等,主要功能是作為即時通訊工具使用,而且在局域網中使用時仍需連接到互連網。本文開發的軟件基于P2P結構實現文件傳輸,不依靠服務器維護用戶資料,所以,只要兩臺機器可以連通,就可以進行文件傳輸。
3.1.2 定義
P2P:即peer-to-peer,可以理解為點對點,或對等傳輸的意思。
3.1.3 開發工具
開發采用JAVA語言,開發工具為jbuilder 2005
3.2 文件傳輸業務流程
3.2.1 通訊順序關系
在文件傳輸時,傳輸過程可以簡單的分為4步,如圖 :
1、 由文件發送者發起文件傳輸,他首先發送文件名,文件大小,驗證消息等信息給文件接收者。
2、 文件接收者收到文件信息和發送者信息,決定是否接收,如不接收,則發送拒絕接收消息給文件發送者,文件傳輸結束。如同意接收,發送同意接收消息和文件傳輸起始字節(用于斷點續傳)給發送者。
3、 發送者開始發送文件數據包,直到最后一個文件數據包,發送者在最后一個文件數據包上加上標記。
4、 接收者識別最后一個文件數據包,文件傳輸成功。
3.2.2 文件發送端的詳細業務流程
圖中顯示了發送文件時的詳細業務流程。
1、首先,要選擇要發送的文件,可以選擇一個文件或同一個文件夾下的多個文件發送,當選擇多個文件時,軟件將為每個文件建立一個傳輸線程。選擇文件后,發送者要填寫目標IP和端口,由于是基于P2P的文件傳輸,不存在服務器維護好友列表,所以需要知道目標IP才能傳輸文件,用戶也可以填寫驗證消息用于描述自己的身份和文件的介紹。
2、發送者收到確認包,判斷是否接收文件,如果不接收,則傳輸結束,如果接收,則打開要發送的文件,設置起始傳輸字節。
3、發送者讀取一個文件片段,加入是否是最后一個文件片段的標志,打包發給接收者。
4、發送完最后一個文件片段時,文件傳輸結束。
3.2.3 文件接收者詳細業務流程
1、 從一打開軟件開始,監聽線程就會啟動,這時用戶就扮演者文件接收者的角色,當有文件發送者發來請求時,監聽線程建立與發送者的連接,并創建傳輸線程,接收者得到發送者傳來的文件信息和驗證消息,用戶還能得到發送者的IP地址,用戶根據這些信息決定是否接收文件,并發送確認包給發送者,確認包里包含了是否接收的標志,和開始傳輸的起始字節。
2、 接收者開始接收數據包,解包,寫入文件中,直到最后一個文件片段,關閉文件,文件傳輸結束。
3.3 軟件的傳輸協議設計
為了更好的控制文件傳輸的流程,開發設計了文件傳輸協議,該協議屬于應用層協議,為了不使傳輸過程過于復雜,協議盡量簡單設計。主要的內容是傳輸包的格式。
3.3.1 傳輸包的格式
其中傳輸包的類型有3種:
PACKAGE_TYPE_FILENAME = 0x01
文件名包,該包用于文件發送者向接收者發送文件信息和驗證消息
PACKAGE_TYPE_CONTEXT = 0x02
文件內容包,該包用于傳輸文件內容
PACKAGE_TYPE_CONFIRMRECEIVE = 0x03
文件傳輸確認包,該包用于文件接收者向發送者確認文件的接收
3.3.2 文件名包格式

3.3.3 文件傳輸包格式

其中MORE_DATA用于確認是否是文件片段的最后一個包,以結束文件的傳輸。0表示沒有數據,1表示還有數據。
3. 3.4 文件接受確認包格式
其中CONFIRM_FLAG表示是否確認文件接收,1表示接收,0表示不接收,當接收時,OFF表示文件傳輸的起始字節,用來實現斷點續傳。
3.4 文件傳輸的狀態機
文件傳輸線程的地層其實就是一個狀態轉換機,線程具有幾個狀態,線程從文件名傳輸狀態開始,根據文件傳輸的不同情況,在各個狀態間轉換,直到傳輸成功或傳輸失敗。
FILE_TRANS_STATUS_FILENAME = 0x01
文件名稱傳輸狀態,文件傳輸剛建立連接時,傳輸狀態處于文件名傳輸狀態
FILE_TRANS_STATUS_CONTEXT = 0x02
文件內容傳輸轉臺,在傳輸文件內容時,傳輸狀態屬于該狀態
FILE_TRANS_STATUS_WAITFORCONFIRM = 0x03
等待確認狀態,文件發送者,發送完文件信息和驗證消息后,處于該狀態,文件接收者接收到文件信息和驗證消息后處于該狀態
FILE_TRANS_STATUS_SUCCESS = 0x04
文件傳輸成功狀態,表示文件已成功傳輸完畢
FILE_TRANS_STATUS_FAIL = 0x05
文件傳輸失敗狀態,表示文件傳輸已經失敗,失敗原因可能是對方取消了文件傳輸或網絡錯誤
3.5 結構設計
軟件主要由MainFrame,TransFileManager,SocketThread,Server,TransFilePanel五個類構成圖 表示了這幾個類之間的關系。
類功能介紹
MainFrame
MainFrame類是軟件的主界面類,負責與用戶的交互。
TransFileManager
TransFileManager類是文件傳輸的控制類,負責管理文件的傳輸,它維護一個傳輸線程(SocketThread)的列表,每個線程都表示一個正在傳輸的任務。TransFileManager類定時的掃描各個線程的狀態,根據不同狀態做出不同處理,如計算傳輸速度,顯示傳輸進度等。
SocketThread
SocketThread類是文件傳輸線程類,它負責底層的具體傳輸工作,包括打包與解包,并且轉換自己的狀態,完成文件的傳輸。
Server
Server類是為TransFileManager類使用的,它負責本地端口的監聽,一旦有用戶連接,TransFileManager就創建一個傳輸線程,放入線程列表。而它繼續監聽端口。
TransFilePanel
TransFilePanel是一個面板,它用有按鈕、進度條,標簽等用來顯示文件的傳輸狀態。
3.6 類設計
3.6.1 MainFrame
該類是視圖類,是軟件的主界面。

成員變量:
contentPane
contentPane是JPanel類的對象,是主界面的面板。
jbtnSend
jbtnSend是JButton類對象,點擊它將打開文件傳輸對話框。
jbtnSetting
jbtnSetting是JButton類對象,點擊它將打開設置對話框。
jlblIP
jlblIP是JLable類對象,它顯示本機的IP地址,方便文件的傳輸。
jtpTransFile
jtpTransFile是JTabbedPane類對象,是選項卡控件,用于顯示多個文件同時傳輸。
tfm
tfm是TransFileManager類對象,負責控制文件的傳輸。
成員方法:
jbtnSend_anctionPerformed()
該方法為jbtnSend按鈕的點擊事件
jbtnSetting_actionPerformed()
該方法為jbtnSetting按鈕的點擊事件
This_windowClosed()
該方法為窗口關閉事件
界面截圖:
3.6.2 TransFileManager類
該類負責傳輸過程中對各個傳輸線程的檢測與控制。
成員變量:
jtp
jtp是選項卡控件對象,是MainFrame類中jtpTransFile對象的一個引用。
panelist
paneList是ArrayList類對象,它是一個鏈表結構,存儲使用的選項卡。
running
running是一個boolean型的對象,用來表示線程是否在執行。
s
s是Server類的對象,用來堅聽本地端口,等待用戶的連接。
threadList
threadList是ArrayList類對象,它是一個鏈表結構,存儲使用的傳輸線程。
maxThreadNum
maxTreadNum是整型變量,表示最大允許的線程數。
port
port是整型變量,表示使用的端口號。
成員方法:
close()
該方法用于關閉文件傳輸的控制。
sendFile()
該方法用于建立一個文件發送,要求輸入參數為,目標IP,端口號,要發送的文件和驗證消息。
3.6.3 SocketThread類
SocketThread類是文件傳輸的底層支持類,它提供文件傳輸的服務。
成員變量:
sendBuf
sendBuf是一個字節型數據,它是文件發送和接收時的緩沖區。
dis
dis是DataInputStream型對象,它是由Socket對象得到的輸入流。
dos
dos是DataOutputStream型對象,它是由Socket對象得到的輸出流。
fDis
fDis是DataInputStream型對象,它是要發送的文件的輸入流。
raf
raf是RandomAccessFile型對象,該對象允許設置輸出流的位置,以支持斷點續傳。
running
running是一個boolean型對象,用來表示線程是否在執行。
serverName
serverName是字符串型對象,表示服務器的地址,該對象只有在線程作為發送者時使用。
errorMessage
errorMessage是字符串型對象,表示出錯的信息。
fileName
fileName是字符串型對象,表示文件名。
fileSender
fileSender是一個boolean型對象,表示是文件發送者還是文件接收者。
IP
IP是字符串型對象,用來存放目的機的IP地址。
message
message是字符串型對象,用來表示驗證信息。
port
port是整型變量,表示連接的端口號。
transFileLength
transFileLength是長整型變量,表示已經傳輸的文件長度,TransFileManager可以用它來計算傳輸進度和傳輸速度
成員方法:
cancelTrans()
該方法用于取消傳輸
confirmReceiveFile()
該方法用于確認傳輸文件
參數flag用來表示是否同意傳輸
參數fileName用來表示保存的文件
參數off用來表示起始傳輸字節
getFileTransMessage()
該方法用于得到文件傳輸的基本信息。如:文件發送的目標,端口號等。
getStatus()
該方法返回一個整型變量,表示當前線程的傳輸狀態。
run()
線程的執行方法,該方法中循環執行發送或接收方法,完成文件的發送或接收。
setError()
該方法通過一個字符串型的參數設置錯誤信息。
stopThread()
該方法用于停止線程的執行。
doPackage()
打包方法,該方法中,根據線程所處的不同狀態,對數據加入不同的包頭和其他信息,進行打包。
readFromFile()
該方法從要發送的文件中讀取一個整型數。
readFromSocket()
該方法從Socket輸入流讀取一個整型數,它有一個重載版本讀取一個字節數組的數據。
receiveFile()
該方法為接收文件的方法,是線程循環中,文件接收者執行的方法。
sendFile()
該方法為發送文件方法,是線程循環中,文件發送者執行的方法。
writeToFile()
該方法寫一個字節數據的數據到保存的文件中。
writeToSocket()
該方法寫數據到Socket輸出流中,它有三個重載版本,分別是寫入整型數,寫入長整型數和寫入字節數組數據。
3.6.3 TransFilePanel類
這個類屬于視圖類,它作為主界面上的一個對象使用,含有進度條,按鈕,標簽的對象,用于顯示文件傳輸狀態,每一個傳輸線程都擁有自己的TransFilePanel類對象。
成員變量:
fileName
fileName是一個字符串,表示傳輸文件的文件名。
fileSender
fileSender是boolean型對象,表示是文件發送者還是接收者。
isCanneled
isCanneled是boolean型對象,傳輸過程中,用戶點了取消按鈕后,該標志位置true,TransFileManager會循環檢測isCanneled標志,當發現其為true后,它會關閉對應的傳輸線程,而對方會檢測到傳輸錯誤,文件傳輸就停止了。
isClosed
isClosed是boolean型對象,它表示當傳輸過程已經停止時,用戶點擊了關閉按鈕,TransFileManager檢測到isClosed為true時,會在列表中去掉對應的傳輸線程和TransFilePanel。
isConfirm
isConfirm是boolean型對象,它表示文件接收者是否確認了文件接收后(包括同意和拒絕),TransFileManager檢測到isConfirm為true時,會將確認狀態發給文件發送者。
jbtnCannel
jbtnCannel是取消按鈕。
jbtnOK
jbtnOK是確定按鈕。
jpgbFileTrans
jpgbFileTrans是文件傳輸的進度條。
jtaFileTransStatus
jtaFileTransStatus是一個文本框,用來顯示文件傳輸的狀態。
transFileLength
transFileLength是一個長整型變量,用來表示已經傳輸的文件長度。
status
status是一個整行變量,表示文件傳輸的狀態,所表示的狀態與SocketThread中的對應。
界面截圖
3.7 算法介紹
3.7.1 TransFileManager的循環監聽
TransFileManger類繼承了Thread類,實現多線程,避免循環監聽時產生阻塞。
以下是在每次循環中做的工作
1、 得到傳輸線程(SocketThread)的數量和傳輸狀態顯示面板(TransFilePanel)的數量。
2、 從傳輸線程列表中依次取出一個傳輸線程。
3、 判斷當前取出的線程是否有對應的傳輸狀態顯示面板,如果有執行5,如果沒有執行4。
4、 增加傳輸狀態顯示面板,并且在主界面上增加選項卡。
5、 判斷傳輸線程的狀態,根據不同的狀態做不同的處理。
6、 如果列表中的線程取完,執行1,沒有取完執行2。
程序流程圖:
3.7.2 斷點續傳
軟件支持斷點續傳的功能,該功能主要算法如下:
1、 當文件傳輸中途停止時,文件接收者程序為接收的文件創建一個以該文件名+.tmp為文件名的臨時文件,臨時文件與該文件保存在同一個路徑下。臨時文件中保存文件以傳輸的字節數和文件的大小。
2、 當文件接收者接收該文件時,如果有對應的臨時文件,程序會檢測到該文件的臨時文件,讀取以傳輸的字節數和文件大小,并且比較傳輸的字節數與未完成傳輸的文件大小是否相等,文件大小和發送來的文件大小是否相等,如果都相等,執行3,否則執行4。
3、 將文件的輸出流設置到應該繼續傳輸的位置,并將起始傳輸字節數發給發送者,執行5。
4、 如果有未完成的傳輸文件,將其刪除,執行5。
5、 進行文件傳輸。
程序流程圖:

、
3.7.3 本地端口的多連接監聽
Server類對象負責本地端口的監聽,可以支持多了連接,具體數量由用戶設置。
1、 用用戶設置的端口創建監聽,等待連接。
2、 當有用戶連接上后,用該連接創建一個SocketThread傳輸線程,加入到線程列表。
3、 如果停止監聽則退出,否則執行1。
程序流程圖:

類設計
軟件中起關鍵作用的類為CharCollector字符收集器類、SimpleDOMParser解析內核類和Manager中間層控制類。
字符收集器類

字符收集器類是軟件的底層類,它與XML文件交互,讀取文件中的字符信息,經過處理,形成標簽,文本,屬性等數據為上層提供服務。
成員變量介紹:
aReader:Reader對象,輸入流為文件輸入流,它將XML文件的字符數據以流的形式提供給類。
成員方法介紹:
comparedArray(): 輸入:兩個int型數組,輸出:boolean型,返回兩個數組是否相同。用于比較兩個數組是否相同,在方法中,對兩個數組的數逐一比較。
hasMoreChars(): 輸入:無,輸出:boolean型,表示文件中是否還有字符,該方法用于確定文件中是否還有字符。
peek(): 輸入:int型數組。用于存儲窺探到的字符,輸出:無,該方法用于從文件中窺探數組長度的字符數據。窺探就是從文件中讀取數據后,將輸入流標記回以前的位置,以免丟失數據。
算法簡述:
在aReader上標記數組的長度
aReader.mark(buffer.length);
2、將數據依次讀入數組
for (int i = 0; i < buffer.length; i++) {
buffer[i] = aReader.read();
}
恢復aReader
aReader.reset();
peek(): 輸入:無,輸出:int型,是窺探到的字符,該方法從文件中窺探一個字符數據。
processCDATA(): 輸入:StringBuffer型,用于存放CDATA數據,輸出:無,用于處理XML文件中的CDATA節點。得到的CDATA節點存放到StringBuffer對象中。
算法簡述:
預設兩個數組
int[] cdataHead = {'<', '!', '[', 'C', 'D', 'A', 'T', 'A', '['};
int[] cdataTail = {']', ']', '>'};
窺探cdataHead長度的字符存在數組buf中
peek(buf);
比較buf與cdataHead數組的內容是否相同,如果不同返回falase,如果相同繼續執行。
將aReader跳過cdataHead的長度,然后循環讀取直到窺探的字符數組與cdataTail相同,將中間的字符存放到StringBuffer對象中。
while (true) {
peek(buf);
if (comparedArray(buf, cdataTail)) {
aReader.skip(cdataTail.length);
flag = true;
break;
} else {
bufChar = aReader.read();
if (bufChar == -1) {
throw new IOException("CDATA node without end tag");
}
sb.append((char) bufChar);
}
}
processEntity(): 輸入:StringBuffer型,用于存放實體數據,輸出:無,用語處理XML文件中的內建實體類型。得到的實體存放到StringBuffer對象中。
readTag(): 輸入:無,輸出:String型,是讀到的標簽,從XML文件中讀取并整理成一個標簽數據存放在String對象中。
算法簡述:
窺探一個字符,如果不是’<’,拋出異常。否則繼續執行。
int nextChar = peek();
if (nextChar != '<') {
throw new IOException("expect '<',but got '" + (char) nextChar +"'");
}
窺探一個字符aChar
int aChar = peek();
如果字符為’<’,進行CDATA節點處理
if (aChar == '<') {
if (processCDATA(sb)) {
aChar = peek();
continue;
}
}
如果字符為’&’,進行內建實體處理
if (aChar == '&') {
if (processEntity(sb)) {
aChar = peek();
continue;
}
}
如果字符為’>’或文件結束,返回StringBuffer對象。
如果是其它字符,加入到StringBuffer對象中。
readText(): 輸入:無,輸出:String型,是讀到的文本內容,從XML文件中讀取并整理成一個文本數據存放在Sting對象中。
skipOtherTag(): 輸入:無,輸出:無,跳過一個不處理的標簽。
skipOtherTags(): 輸入:無,輸出:無,跳過多個不處理的標簽。
skipWhitespace():輸入:無,輸出:無,跳過空格。
解析內核類

該類用于解析XML文件,包含parser()方法,是該類的核心方法。
成員變量介紹:
aCharCollector:CharCollector類對象,負責字符收集。
currentNode: SimpleElement類對象,表示當前處理的元素。
Elements: Stack類對象,用棧的存儲結構,表示元素之間的層次關系。
成員方法介紹:
Parser(): 輸入:無,輸出:SimpleDocument類對象,是返回的整個文檔樹型結構。
算法簡述:
1、讀取一個標簽
2、判斷是開始標簽還是結束標簽,如果是結束標簽,轉入結束標簽處理3
如果是開始標簽,轉入開始標簽處理6
3、得到標簽的名稱,判斷是否與currentNode的名稱相同,如果相同,執行
4,否則拋出異常
4、判斷是否還有標簽,如果有繼續執行5,否則退出。
5、從棧中彈出一個節點給currentNode,執行1
6、得到標簽的名稱,屬性,文本內容,將標簽加入到DOM樹中,并且壓棧。
執行1
算法的程序流程圖

中間層管理類

中間層管理類用于控制和協調解析器與用戶界面。
成員變量介紹:
isParsered: boolean型,判斷是否已經解析過了。
document: SimpleDocument型對象,表示整個XML文檔樹,也是解析器返回的。
parser: SimpleDOMParser型對象,表示解析器。
成員方法介紹:
getTreeRoot(): 輸入:無,輸出:DefaultMutableTreeNode型對象,是得到的樹的根節點,用于得到樹的根節點。
parser(): 輸入:無,輸出:無,用于執行解析操作。
setInputStream(): 輸入:InputStream型對象,是要設置的輸入流,輸出:無,用于設置解析源。
setXMLFile(): 輸入:File型對象,是要設置的XML文件,輸出:無,用于設置XML文件源。
getTreeNode(): 輸入:SimpleElement型對象,是要轉換的對象,輸出:DefaultMutableTreeNode型對象,是轉換后的對象,用
于轉換相應元素為樹的節點對象。