CN110995797A - 多层b/s与c/s混合式软件系统、各层之间异步实时通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层B/S与C/S混合式软件系统架构以及各层之间的异步实时通信方法，该系统基于JFinal框架在Web客户端与Tomcat服务器直接采用WebSocket或Http协议进行信息交互；在Tomcat服务器中配置UDP池和TCP池，通过Socket套接字与相应的业务服务端进行实时通信；为提高整个软件系统的高可用性能，采用Nginx实现负载均衡，并使用Redis实现session、token、线程间数据等数据共享。该系统将Nginx作为反向代理服务器，即可以对后台的Tomcat服务器负载均衡，也可以让Nginx处理静态页面的请求、Tomcat处理JSP页面请求达到动静分离的目的。

Description

多层B/S与C/S混合式软件系统、各层之间异步实时通信方法

技术领域

本发明涉及数据通信领域，更具体地说，涉及一种基于JFinal框架，构造的一种多层B/S与C/S混合式软件系统，以及实现各层之间异步实时通信方法。

背景技术

软件体系结构的设计是整个软件开发过程中关键的一步。对于当今世界上庞大而复杂的系统来说，没有一个合适的体系结构而要有一个成功的软件设计几乎是不可想象的。不同类型的系统需要不同的体系结构，甚至一个系统的不同子系统也需要不同的体系结构，体系结构的选择往往会成为一个系统设计成败的关键。

现有技术中常有的软件体系为C/S和B/S这两种软件体系结构，且现行的很多系统都运行于这两种软件体系结构上；但是C/S和B/S这两种软件体系结构有着自身所固有的缺陷,于是，有人就把C/S和B/S进行了有机的结合，产生了C/S和B/S混合软件体系结构；该解决方案把C/S和B/S这两种软件体系结构进行了有机的结合，扬长避短，有效地发挥了各自的优势。

但在系统构架的开发中，B/S模式的Tomcat本身并发性不高，尽管用集群服务器，但是大量业务逻辑都要在Tomcat的容器Bean中执行，并且其于第三方系统交互信能不高；且C/S模式下的客户端不易部署与维护，也不易于升级、修改和维护。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，本发明提出一种构建高扩展可用应用B/S与C/S混合架构程序架构的方法，其能够快速部署，应用简便，强交互性，切高性能，传输高效率，维护升级方便的应用程序。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种多层B/S与C/S混合式软件系统，包括了Web客户端和配置在Nginx集群中的多台Tomcat服务器，该系统集成在JFinal框架下，Web客户端与Tomcat服务器在之间采用WebSocket或Http协议进行信息交互；

在每个Tomcat服务器中分部配置UDP池和TCP池，每个Tomcat服务器与服务端之间，通过Socket套接字进行实时通信；其中：

在Nginx集群中采用Redis服务，在Web客户端与Tomcat服务器之间的通信采用B/S架构，Tomcat服务器与服务端之间的通信采用C/S架构；

Nginx集群接收到Web客户端的请求后，将连接请求转发到相应的Tomcat服务器，同时在Redis服务中对Tomcat服务器中的数据进行缓存，实现Tomcat服务器的session、token、线程间数据等的共享。

本发明基于JFianl模型，采用WebSocket和HTTP与Web服务器进行请求访问，同时结合使用Tomcat和Nginx，其中，Nginx作为反向代理服务器，可以对后台的Tomcat服务器负载均衡，也可以让Nginx处理静态页面的请求、Tomcat处理JSP页面请求达到动静分离的目的，采用MinaClient通信线程与业务服务器进行数据通信，最后返回到客户端。

进一步的，所述Nginx集群中还设有数据库，每台Tomcat服务器与数据库相连接，如Mysql、sqlserver等，支撑系统稳定的运行在服务器。

通过在Nginx集群中设定数据库，进一步保证系统的稳定运行，方便后期数据的直接调用。

进一步的，web客户端设有监听Nginx集群存在最新程序时，自行更新的功能模块。

在web客户端设定自行更新的功能模块，进一步保证web客户端与服务器之间的同步更新。

进一步的，该系统还包括运行于安卓平台或者IOS平台的手机端，手机端连接到Tomcat服务器，获取当前的传输数据。

用户可以通过手机端，获取到当前实时通信的数据。

本发明提供的一种基于如上述任一项所述的多层B/S与C/S混合式软件系统的各层之间异步实时通信方法，包括以下步骤：

S1、web客户端通过HTTP协议或WebSocket协议建立用户与Tomcat服务器之间的通信；

S2、待连接成功后，在Tomcat服务器中创建Controllor类，并在其中定义以及实现Action方法；

S3、在Tomcat服务器中，使用全局对象GlobalObject，从minaCilentPool中获得一个minaclient对象，进行与web客户端之间的连接；

S4、创建连接线程，并调用远程接口，建立与服务端之间的远程连接；其中，在Tomcat服务器中，通过异步传输的方法将待传输的数据发送出去，并采用对象同步等待方法，待TCP服务器或者UDP服务器返回数据后，将接收到的通信数据存放到数据存放对象-Msgobject中的Databuffer(stringbuffer)类中。

进一步的，在Action方法中调用CommFunction类中的CreatLocalUid()函数生成UUID标识符，所述UUID标识符用于标识当前的通信；在创建连接线程，并调用远程接口时，生成线程ID，用于标识当前的线程。

进一步的，步骤S4中，在创建连接线程，并调用远程接口时，将打包的方法调用信息和处理结果的回调对象，全部封装在一个数据存放对象-object中；其中，向专门存放调用信息的第二全局对象ConcurrentHashMap里面通过调用put(ID，object)方法，将线程ID和object对象封装成一个待发送的数据请求对象connRequest，再调用IoSession.write(connRequest)方法，将数据请求对象异步发送到服务端。

进一步的，当前的通信线程下，在使用callback回调函数的“get()”方法来获取远程返回的结果时，在“get()”方法内部，在使用synchronized关键字，来获取回调对象的锁，进一步判断是否有数据反馈；

在没有数据反馈的情况下，再调用callback回掉函数的“wait()”方法，让当前线程处于等待状态，进一步等待远程的结果反馈。

在本发明所述的多层B/S与C/S混合式软件系统、各层之间异步实时通信方法中，基于JFianl模型，同时结合使用Tomcat和Nginx进行配合，Nginx作为反向代理服务器，可以对后台的Tomcat服务器负载均衡，也可以让Nginx处理静态页面的请求、Tomcat处理JSP页面请求达到动静分离的目的，采用MinaClient通信线程与业务服务器进行数据通信，最后返回到客户端。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是传统的C/S架构示意图；

图2是传统的B/S架构示意图；

图3是传统的C/S与B/S混合架构示意图；

图4是传统的无集群混合架构示意图；

图5是本发明提出的集群混合架构示意图；

图6是本发明提出的混合架构时序示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

请参考图1，其为传统的C/S架构示意图，传统的C/S架构是一种主从式的架构，每一个客户端软件的实例都可以向一个服务器或应用程序服务器发出请求，在传统的C/S架构下，客户端与socket服务器之间通常是基于socket通信协议，在进行连接之后，完成与socket服务器之间的数据传输。

请参考图2，其为传统的B/S架构示意图，与C/S结构不同，其客户端不需要安装专门的软件，只需要浏览器即可，浏览器通过Web服务器与数据库进行交互，可以方便的在不同平台下工作，在传统的B/S架构下，客户端浏览器通常是基于http协议和websocket协议，在进行连接之后，完成与web之间的数据传输。

请参考图3，其为传统的C/S与B/S混合架构示意图，其中，客户端向web服务器发起Http请求websocket请求，web服务能够处理客户端的请求，并且调用应用服务器暴露在外的RESTFUL接口，应用服务器的RESTFUL接口被调用，会执行对应的暴露方法。如果有必要和数据库进行数据交互，应用服务器会和数据库进行交互后，将数据返回给web服务，web服务器将模版以及数据组合渲染成html返回给客户端；

请参考图4，其为现有的无集群混合架构示意图，当前的无集群混合架构，包括了多个Web客户端和Tomcat服务器；该架构具有以下几种特色：

1、在Web客户端与Tomcat服务器在之间采用WebSocket或Http协议进行信息交互；其中：

用户在客户端通过HTTP协议向服务器发送请求，建立TCP连接连接，通过TCP协议发送给服务器数据，同时获取服务器回响的数据；

由于WebSocket协议允许通过JavaScript建立与远程服务器的连接，从而实现客户端与服务器之间的双向通信；该架构下，用户在客户端通过WebSocket协议向服务器发送请求，建立WebSocket连接，通过WebSocket协议发送给服务器数据，同时获取服务器回响的数据；

2、Tomcat服务器与服务端之间，通过Socket套接字进行实时通信；其中，在Tomcat容器中分别创建HTTP Controllor类和Web Socket Controller类，并在其中定义和实现Action方法；定义的Action方法包括：

get/post request：获取请求响应指令、传输请求响应指令；

TCP:send()、UDP:sendto()：使用TCP或者UDP协议传输数据；

wait result、reply cilent：等待传输结果、回应客户端请求响应的数据。

3、在Web客户端与Tomcat服务器之间的通信采用B/S架构，Tomcat服务器与服务端之间的通信采用C/S架构。

请参考图5，其为本发明提出的集群混合架构示意图，本发明提供的一种多层B/S与C/S混合式软件系统，包括了Web客户端和配置在Nginx集群中的多台Tomcat服务器，本实施例中，该系统集成在JFinal框架下，与现有的无集群混合架构相同的是：Web客户端与Tomcat服务器在之间采用WebSocket或Http协议进行信息交互；其与现有的无集群混合架构的区别在于：

1、本实施例中，在每个Tomcat服务器中分部配置UDP池和TCP池，每个Tomcat服务器与服务端之间，通过Socket套接字进行实时通信；

2、本实施例，在Nginx集群中采用Redis缓存服务；

本实施例中，Nginx集群接收到Web客户端的请求后，将连接请求转发到相应的Tomcat服务器，同时采用Redis缓存服务对Tomcat服务器中的数据进行缓存，实现Tomcat服务器的session、token、线程间数据的共享。

为了实现对传输数据的即时存储，本实施例中，在Nginx集群中还设有数据库，每台Tomcat服务器与数据库相连接；其中，数据库由多种数据库系统提供，用于存储、管理系统所有的数据，支撑系统稳定的运行在服务器。

本实施例中，为了实现数据的即时更新，在web客户端设有监听Nginx集群存在最新程序时，自行更新的功能模块。

本实施例中，为了使得用户对传输数据流程的即时掌握，设置了一个连接到Tomcat服务器的手机端，所述手机端可以运行于安卓平台或者IOS平台等操作系统下。

请参考图6，其为本发明提出的混合架构时序示意图，现结合该时序示意图，对基于多层B/S与C/S混合式软件系统的各层之间异步实时通信方法做进一步说明，具体包括了以下步骤：

S1、web客户端通过HTTP协议或WebSocket协议建立用户与Tomcat服务器之间的通信；

S2、待连接成功后，在Tomcat服务器中创建Controllor类，并在其中定义以及实现Action方法；其中，在Action方法中调用CommFunction类中的CreatLocalUid()函数生成UUID标识符，所述UUID标识符用于标识当前的通信；在创建连接线程，并调用远程接口时，生成线程ID，用于标识当前的线程。

S3、在Tomcat服务器中，使用全局对象GlobalObject，从minaCilentPool中获得一个minaclient对象，进行与web客户端之间的连接；

S4、创建连接线程，并调用远程接口，建立Tomcat与服务端之间的远程连接；其中，在Tomcat服务器中，通过异步传输的方法将待传输的数据发送出去，并采用对象同步等待方法，待服务端返回数据后，将接收到的数据存放到Msgobject数据存放对象的Databuffer(stringbuffer)类中；其中，在创建连接线程，并调用远程接口时，将打包的方法调用信息和处理结果的回调对象，全部封装在一个object数据存放对象中；其中，向专门存放调用信息的ConcurrentHashMap全局对象里面通过调用put(ID，object)方法，将线程ID和object对象封装成一个待发送的connRequest数据请求对象，再调用IoSession.write(connRequest)方法，将数据请求对象异步发送到服务端。

当前的通信线程下，在获取远程返回的结果时，使用callback回调函数的get()方法来获取，在get()方法内部，在使用synchronized关键字，来获取回调对象的锁，进一步判断是否有数据反馈；在没有数据反馈的情况下，再调用callback回掉函数的wait()方法，让当前线程处于等待状态，进一步等待远程的结果反馈。

当客户端返回数据时，采用对象同步等待MinaTcpClientHandle的messageReceived收到数据并拷贝到消息对象msgobject中的通信数据Databuffer(stringbuffer)中。具体步骤如下:

1)当前线程再使用callback的get()方法试图获取远程返回的结果，在get()内部，则使用synchronized获取回调对象callback的锁，再先检测是否已经获取到结果，如果没有，然后调用callback的wait()方法，释放callback上的锁，让当前线程处于等待状态。

服务端接收到请求并处理后，将结果(此结果中包含了前面的ID，即回传)发送给客户端，客户端socket连接上专门监听消息的线程收到消息，分析结果，取到ID，再从前面的ConcurrentHashMap里面get(ID)，从而找到callback，将方法调用结果设置到callback对象里。

2)根据获取的UUID,在ConcurrentHashMap中找到线程交换数据的对象msgobject。

3)调用append()方法将收到的数据复制到消息对象mesobject的通信数据Databuffer(stringbuffer)中。

4)监听线程接着使用synchronized获取回调对象callback的锁(因为前面调用过wait()，那个线程已释放callback的锁了)，再notifyAll()，唤醒前面处于等待状态的线程继续执行(callback的get()方法继续执行就能拿到调用结果)。

与现有软件体系架构相比，本发明的架构代码量小，部署快速简单，与SSH等框架相比，SSH等框架都需要进行一个注解去配置URL的控制访问，而在此系统架构中无需配置，且体积小，无需第三方依赖，拦截器配置灵活，使用简单，遵循COC原则，零配置，无xml，从而减少了开发的代码。具有很强的拓展性，利用客户端系统的优势，具有分部性、强交互性特点；

Websocket一般用于前后端实时数据交互，而Ajax前后端非实时数据交互。同时传统的C/S与B/S混合软件体系结构的缺点是外部用户修改和维护数据时，速度较慢，较烦琐，数据的动态交互性不强，本发明很好的完善了这些缺点，AJAX的使用场景仍然是传统的请求-响应形式，是短连接，数据发送和接受完成后就会断开连接，且需要客户端发起请求，而WebSocket建立的是长连接，在一个会话中一直保持连接，而且WebSocket服务器和客户端可以相互推送信息，能更好的节省服务器资源和带宽，并且能够更实时地进行通讯，websocket中就有建立连接connect、发送消息send等函数可供使用，但是websocket.WebSocketApp将这些都封装好了，只用在实例化的时候传入自定义函数即可，更方便。真正实现了高速实时通信；

本发明在tomcat服务器内部署Redis和Nginx，能够快速的对用户访问做出反响，让多名用户共享数据，让系统极短时间内承受大量的信息，减少Tomcat服务器中的组件Bean计算压力。

本发明中，在tomcat服务器内部署TCP和UDP连接池，由于连接在数据池中得到重用，避免了频繁创建、释放连接引起的大量性能开销，缩短了系统的反响时间，业务系统分离形成的后端系统，在保证系统安全的前提下，和Tomcat通信交互快速便捷。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种多层B/S与C/S混合式软件系统，包括了Web客户端和配置在Nginx集群中的多台Tomcat服务器，其特征在于，该系统集成在JFinal框架下，Web客户端与Tomcat服务器在之间采用WebSocket或Http协议进行信息交互；

在每个Tomcat服务器中分别配置UDP池和TCP池，每个Tomcat服务器与服务端之间，通过Socket套接字进行实时通信；其中：

在Nginx集群中采用Redis缓存服务；在Web客户端与Tomcat服务器之间的通信采用B/S架构，Tomcat服务器与服务端之间的通信采用C/S架构；

Nginx集群接收到Web客户端的请求后，将连接请求转发到相应的Tomcat服务器，同时采用Redis缓存服务对Tomcat服务器中的数据进行缓存，实现Tomcat服务器的session、token、线程间数据等的共享。

2.如权利要求1所述的多层B/S与C/S混合式软件系统，其特征在于，Nginx集群中还设有数据库，每台Tomcat服务器与数据库相连接；所述数据库用于存储、管理系统所有的数据，支撑系统稳定的运行在Tomcat服务器上。

3.如权利要求2所述的多层B/S与C/S混合式软件系统，其特征在于，web客户端设有监听Nginx集群存在最新程序时，自行更新的功能模块。

4.如权利要求3所述的多层B/S与C/S混合式软件系统，其特征在于，该系统还包括运行于安卓平台或者IOS平台的手机端；所述手机端连接到Tomcat服务器，获取当前的传输数据。

5.一种基于如权利要求1-4中任一项所述的多层B/S与C/S混合式软件系统的各层之间异步实时通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、web客户端通过HTTP协议或WebSocket协议建立用户与Tomcat服务器之间的通信；

S2、待连接成功后，在Tomcat服务器中创建Controllor类，并在其中定义以及实现Action方法；

S3、在Tomcat服务器中，使用全局对象GlobalObject，从minaCilentPool中获得一个minaclient对象，进行与web客户端之间的连接；

S4、创建连接线程，并调用远程接口，建立Tomcat与服务端之间的远程连接；其中，在Tomcat服务器中，通过异步传输的方法将待传输的数据发送出去，并采用对象同步等待方法，待服务端返回数据后，将接收到的数据存放到Msgobject数据存放对象的Databuffer(stringbuffer)类中。

6.如权利要求5所述的各层之间异步实时通信方法，其特征在于，在Action方法中调用CommFunction类中的CreatLocalUid()函数生成UUID标识符，所述UUID标识符用于标识当前的通信；在创建连接线程，并调用远程接口时，生成线程ID，用于标识当前的线程。

7.如权利要求6所述的各层之间异步实时通信方法，其特征在于，步骤S4中，在创建连接线程，并调用远程接口时，将打包的方法调用信息和处理结果的回调对象，全部封装在一个object数据存放对象中；其中，向专门存放调用信息的ConcurrentHashMap全局对象里面通过调用“put(ID，object)”方法，将线程ID和object对象封装成一个待发送的connRequest数据请求对象，再调用“IoSession.write(connRequest)”方法，将数据请求对象异步发送到服务端。

8.如权利要求5所述的各层之间异步实时通信方法，其特征在于，当前的通信线程下，使用callback回调函数的“get()”方法来获取远程返回的结果时，在“get()”方法内部，在使用synchronized关键字，来获取回调对象的锁，进一步判断是否有数据反馈；

在没有数据反馈的情况下，再调用callback回掉函数的“wait()”方法，让当前线程处于等待状态，进一步等待远程的结果反馈。

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