Sockets - javalink.ch
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Hochschule Technik+Architektur Luzern
Abteilung Informatik, Fach Programmieren
K37 Sockets
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•
Inhalt
1. Client-Sockets
1. Adressierung
2. Einfache Verbindung
3. Lesen/Schreiben
2. Server-Sockets
1. Grundlagen
2. Verbindungsaufbau
3. Mehrere Clients
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Folie 1
Lernziele
• Sie können mit Java Socket-Verbindungen zu
verschiedenen Diensten herstellen
• Sie wissen wie die Kommunikation zwischen Client
und Server aufgebaut wird
• Sie können mit Java ServerSocket-Dienste selbst
erstellen
• Sie wissen wie ein Server aufgebaut sein muss, um
mehrere Clients bedienen zu können
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1.1 Client-Sockets: Adressierung (1)
• Zur Adressierung von Rechnern im Netz wird die
Klasse InetAddress des Pakets java.net verwendet
• Ein InetAddress-Objekt enthält sowohl eine IPAdresse als auch den symbolischen Namen des
jeweiligen Rechners
• Die beiden Bestandteile können mit den Methoden
getHostName() und getHostAddress() abgefragt
werden
• Mit Hilfe von getAddress() kann die IP-Adresse auch
direkt als byte-Array mit vier Elementen beschafft
werden
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1.1 Client-Sockets: Adressierung (2)
• Wichtigste Methoden
Methode
Beschreibung
String getHostName()
Liefert Host-Name
String getHostAddress()
Liefert IP-Adresse des Host
byte[] getAddress()
Liefert IP-Adresse des Host als byte-Array
• Erzeugung eines InetAddress-Objektes
Methode
Beschreibung
public static InetAddress getByName(String host)
throws UnknownHostException
Liefert ein InetAddress-Objekt für einen beliebigen
Host. Host kann als IP-Adresse oder als Hostname
übergeben werden
public static InetAddress getLocalHost()
throws UnknownHostException
Liefert ein InetAddress-Objekt für den lokalen Host
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1.1 Beispiel
// Listing SocketClient1
import java.net.*;
public class SocketClient1
{
public static void main(String[] args)
{
if (args.length != 1) {
System.err.println("Usage: java SocketClient1 <host>");
System.exit(1);
}
try
{
//Get requested address
InetAddress addr = InetAddress.getByName(args[0]);
System.out.println(addr.getHostName());
System.out.println(addr.getHostAddress());
} catch (UnknownHostException e)
{
System.err.println(e.toString());
System.exit(1);
}
}
}
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1.2 Client-Sockets: Einfache Verbindung (1)
• Als Socket bezeichnet man eine streambasierte
Programmierschnittstelle zur Kommunikation zweier
Rechner in einem TCP/IP-Netz
• Sockets wurden Anfang der achtziger Jahre für die
Programmiersprache C entwickelt und mit Berkeley
UNIX 4.1/4.2 allgemein eingeführt
• Das Übertragen von Daten über eine SocketVerbindung ist ähnlich dem Zugriff auf eine Datei:
– Aufbau einer Verbindung
– Daten werden gelesen und/oder geschrieben
– Abbau der Verbindung
• In Java ist Socket-Programmierung sehr einfach
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1.2 Client-Sockets: Einfache Verbindung (2)
• Im wesentlichen sind dazu zwei Klassen notwendig
– Socket für Client-Anwendung
– ServerSocket für Server-Anwendung
• Socket
– Wichtigste Konstruktoren
public Socket(String host, int port)
throws UnknownHostException, IOException)
public Socket(InetAddress address, int port)
throws UnknownHostException, IOException)
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1.2 Client-Sockets: Einfache Verbindung (3)
• Wichtigste Methoden
Methode
Beschreibung
InputStream getInputStream()
throws IOException
Gibt InputStream auf einem Socket zurück
OutputStream getOutputStream()
throws IOException
Gibt OutputStream auf einem Socket zurück
• Diese Streams können entweder direkt verwendet
oder mit Hilfe der Filterstreams in einen bequemer
zu verwendenden Streamtyp geschachtelt werden
• Nach Ende der Kommunikation sollten sowohl die
Eingabe- und Ausgabestreams als auch der Socket
selbst mit close geschlossen werden!
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1.2 Beispiel
import java.net.*;
import java.io.*;
public class SocketDayTimeDemo
{
public static void main(String[] args)
{
if (args.length != 1) {
System.err.println("Usage: java SocketDayTimeDemo <host>");
System.exit(1);
}
try {
// DayTime Port = 13
Socket sock = new Socket(args[0], 13);
InputStream in = sock.getInputStream();
int len;
byte[] b = new byte[100];
while ((len = in.read(b)) != -1) {
System.out.write(b, 0, len);
}
in.close();
sock.close();
} catch (IOException e) {
System.err.println(e.toString());
System.exit(1);
}
}
}
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1.3 Client-Sockets: Lesen/Schreiben
• Lesend Zugriff auf einen Socket wurde im vorangehenden
Beispiel erläutert
• Schreibender Zugriff soll mit Hilfe des ECHO-Service auf Port
7 demonstriert werden
• Das Programm liest so lange die Eingaben des Anwenders
und sendet sie an den Server, bis das Kommando QUIT
eingegeben wird
• Der Server liest die Daten zeilenweise und sendet sie
unverändert an unser Programm zurück
• Um Lese- und Schreibzugriffe zu entkoppeln, verwendet das
Programm einen separaten Thread der die eingehenden
Daten liest und auf dem Bildschirm ausgibt
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1.3 Beispiel (1)
// Listing SocketEchoClient
import java.net.*;
import java.io.*;
public class SocketEchoClient
{
public static void main(String[] args)
{
if (args.length != 1) {
System.err.println("Usage: java SocketEchoClient <host>");
System.exit(1);
}
try {
Socket sock = new Socket(args[0], 7);
InputStream in = sock.getInputStream();
OutputStream out = sock.getOutputStream();
//Timeout setzen
sock.setSoTimeout(300);
//Ausgabethread erzeugen
OutputThread th = new OutputThread(in);
th.start();
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1.3 Beispiel (2)
//Schleife für Benutzereingaben
BufferedReader conin = new BufferedReader(
new InputStreamReader(System.in));
String line = "";
while (true) {
//Eingabezeile lesen
line = conin.readLine();
if (line.equalsIgnoreCase("QUIT")) {
break;
}
//Eingabezeile an ECHO-Server schicken
out.write(line.getBytes());
out.write('\r');
out.write('\n');
//Ausgabe abwarten
th.yield();
}
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1.3 Beispiel (3)
//Programm beenden
System.out.println("terminating output thread...");
th.requestStop();
th.yield();
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
}
in.close();
out.close();
sock.close();
} catch (IOException e) {
System.err.println(e.toString());
System.exit(1);
}
}
}
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1.3 Beispiel (4)
class OutputThread extends Thread
{
InputStream in;
boolean
stoprequested;
public OutputThread(InputStream in)
{
super();
this.in = in;
stoprequested = false;
}
public synchronized void requestStop()
{
stoprequested = true;
}
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1.3 Beispiel (5)
public void run()
{
int len;
byte[] b = new byte[100];
try {
while (!stoprequested) {
try {
if ((len = in.read(b)) == -1) {
break;
}
System.out.write(b, 0, len);
} catch (InterruptedIOException e) {
//nochmal versuchen
}
}
} catch (IOException e) {
System.err.println("OutputThread: " + e.toString());
}
}
}
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2.1 Server-Sockets (1)
• Im letzten Abschnitten haben wir uns mit dem
Entwurf von Socket-Clients beschäftigt
• Nun wollen wir uns das passende Gegenstück
ansehen und uns mit der Entwicklung von SocketServern beschäftigen
• Auch das ist in Java recht einfach
• Der wesentliche Unterschied liegt in der Art des
Verbindungsaufbaus, für den es eine spezielle
Klasse ServerSocket gibt
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2.1 Server-Sockets (2)
• Klasse ServerSocket stellt Methoden zur Verfügung
um:
– auf einen eingehenden Verbindungswunsch zu warten
– nach erfolgtem Verbindungsaufbau einen Socket zur
Kommunikation mit dem Client zurückzugeben
• ServerSocket
– Wichtigster Konstruktor
public ServerSocket(int port)
throws IOException
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2.1 Server-Sockets (3)
• Wichtigste Methoden
Methode
Beschreibung
Socket accept()
throws IOException
Wartet auf einen Verbindungswunsch und blockiert solange.
Wird ein Verbindungswunsch empfangen, so wird ein
Socket-Objekt erzeugt
InputStream getInputStream()
throws IOException
Gibt InputStream auf einem Socket zurück
OutputStream getOutputStream()
throws IOException
Gibt OutputStream auf einem Socket zurück
• Diese Streams können entweder direkt verwendet
oder mit Hilfe der Filterstreams in einen bequemer
zu verwendenden Streamtyp geschachtelt werden
• Nach Ende der Kommunikation sollten sowohl die
Eingabe- und Ausgabestreams als auch der Socket
selbst mit close geschlossen werden!
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2.2 Verbindungsaufbau
• Verbindungsaufbau
Client Programm
Server Programm
OutputStream
OutputStream
InputStream
InputStream
Socket(host, port)
Socket
ServerSocket(port)
accept()
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2.2 Beispiel
// Listing SocketEchoServer
import java.net.*;
import java.io.*;
public class SocketEchoServer
{
public static void main(String[] args)
{
try {
System.out.println("Warte auf Verbindung auf Port 7...");
ServerSocket echod = new ServerSocket(7);
Socket socket = echod.accept();
System.out.println("Verbindung hergestellt");
InputStream in = socket.getInputStream();
OutputStream out = socket.getOutputStream();
int c;
while ((c = in.read()) != -1) {
out.write((char)c);
System.out.print((char)c);
}
System.out.println("Verbindung beenden");
socket.close();
echod.close();
} catch (IOException e) {
System.err.println(e.toString());
System.exit(1);
}
}
}
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2.3 Server-Sockets: Mehrere Clients (1)
• Wir wollen das im vorigen Abschnitt vorgestellte
Programm nun in mehrfacher Hinsicht erweitern:
– Der Server soll mehrere Clients gleichzeitig bedienen
können
– Die Clients sollen zur besseren Unterscheidung
durchnumeriert werden
– Beim Verbindungsaufbau soll der Client eine
Begrüssungsmeldung erhalten
– Für jeden Client soll ein eigener Worker-Thread angelegt
werden
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2.3 Beispiel (1)
// Listing SocketEchoServerMT
import java.net.*;
import java.io.*;
public class SocketEchoServerMT
{
public static void main(String[] args)
{
int cnt = 0;
try {
System.out.println("Warte auf Verbindungen auf Port 7...");
ServerSocket echod = new ServerSocket(7);
while (true) {
Socket socket = echod.accept();
(new EchoClientThread(++cnt, socket)).start();
}
} catch (IOException e) {
System.err.println(e.toString());
System.exit(1);
}
}
}
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2.3 Beispiel (2)
class EchoClientThread extends Thread
{
private int
name;
private Socket socket;
public EchoClientThread(int name, Socket socket)
{
this.name
= name;
this.socket = socket;
}
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2.3 Beispiel (3)
public void run()
{
String msg = "EchoServer: Verbindung " + name;
System.out.println(msg + " hergestellt");
try {
InputStream in = socket.getInputStream();
OutputStream out = socket.getOutputStream();
out.write((msg + "\r\n").getBytes());
int c;
while ((c = in.read()) != -1) {
out.write((char)c);
System.out.print((char)c);
}
System.out.println("Verbindung " + name + " wird beendet");
socket.close();
} catch (IOException e) {
System.err.println(e.toString());
}
}
}
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