🗊Презентация Занятие 14. Основы создания сетевых приложений на Java

Основы создания сетевых приложений на Java

План лекции Протоколы транспортного уровня Понятие сокета Пакет java.net Классы Socket и ServerSocket Классы DatagramPacket и DatagramSocket Класс URL

Модель OSI Прикладной уровень Уровень представления Сеансовый уровень Транспортный уровень Сетевой уровень Уровень соединения Физический уровень

Модель OSI

Transmission Control Protocol TCP – основанный на соединениях протокол, обеспечивающий надежную передачу данных между двумя компьютерами с сохранением порядка данных Используется в: HTTP, FTP, Telnet и др.

User Datagram Protocol UDP – не основанный на соединениях протокол, реализующий пересылку независимых пакетов данных, называемых дейтаграммами, от одного компьютера к другому без гарантии их доставки

Модель «Клиент-сервер» Порядок работы Каждая из сторон виртуального соединения называется «сокет» (socket) Процесс-сервер инициализируется при запуске и далее бездействует, ожидая поступления запроса от клиента Процесс-клиент посылает запрос на установление соединения с сервером, требуя выполнить для него определенную функцию Виды приложений-серверов Сервер последовательной обработки запросов Сервер параллельной обработки запросов

Понятие порта Компьютер (обычно) имеет только одно физическое соединение с сетью Соединение описывается, например, IP-адресом (32 или 128 бит на нынешний момент) Как различать информацию для различных приложений?

Понятие порта Сокет привязывается к порту Порт описывается 16-битным числом Порты 0-1023 зарезервированы

Интерфейс сокетов В 80-ых годах американское правительственное агентство по поддержке исследовательских проектов (ARPA), финансировало реализацию протоколов TCP/IP для UNIX в Калифорнийском университете в г. Беркли Разработан интерфейс прикладного программирования для сетевых приложений TCP/IP (TCP/IP API) TCP/IP sockets или Berkeley sockets

Связь с файловой системой TCP/IP в рамках UNIX Интерфейс сокетов – через системные вызовы UNIX Системные вызовы ввода-вывода UNIX выглядят как последовательный цикл: открыть считать/записать закрыть Нет различий между файлами и внешними устройствами

Проблемы сетевого ввода/вывода Модель клиент-сервер не соответствует системе ввода-вывода UNIX Нет пассивных операций ввода-вывода Не умеют устанавливать соединения Используется фиксированный адрес файла Соединение с файлом доступно на протяжении всего цикла запись-считывание Для не ориентированных на соединение протоколов фиксированный адрес – проблема: при передаче дейтаграммы адрес есть, а соединения нет

Абстракция сокета Сетевое соединение – это процесс передачи данных по сети между двумя компьютерами или процессами Сокет – конечный пункт передачи данных Для программ сокет – одно из окончаний сетевого соединения Для установления соединения каждая из сетевых программ должна иметь свой собственный сокет

Абстракция сокета Связь между двумя сокетами может быть ориентированной на соединение Связь между двумя сокетами может быть не ориентированной на соединение Сокет связан с номером порта

Абстракция сокета

А что же на Java? Сокеты инкапсулированы в экземпляры специальных классов Все низкоуровневое взаимодействие скрыто от пользователя Существует семейство классов, обеспечивающих настройку сокетов и работу с ними

Пакет java.net Адресация Установление TCP-соединения Передача/прием дейтаграмм через UDP Обнаружение/идентификация сетевых ресурсов Безопасность: авторизация / права доступа

Адресация IP-адресация Адрес сокета

Общая схема соединения

Класс Socket Реализует клиентский сокет и его функции Конструкторы Socket() Socket(InetAddress address, int port) Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort) Socket(String host, int port) Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort) Методы void close() InetAddress getLocalAddress() InputStream getInputStream() OutputStream getOutputStream() static void setSocketImplFactory(SocketImplFactory fac) И прочие…

Порядок работы с клиентским сокетом Открытие сокета Открытие потока ввода и/или потока вывода для сокета Чтение и запись в потоки согласно установленному протоколу общения с сервером Закрытие потоков ввода-вывода Закрытие сокета

Пример клиента

Пример клиента

Класс ServerSocket Реализует серверный сокет и его функции Конструкторы ServerSocket() ServerSocket(int port) ServerSocket(int port, int backlog) Методы void close() Socket accept() void bind(SocketAddress endpoint) И прочие…

Создание серверного сокета

Сервер параллельной обработки запросов Стадия 1 Установление соединения клиент-сервер Стадия 2 Сервер параллельной обработки передает управление дочернему процессу Стадия 3 Если во время обработки запроса поступает запрос от другого клиента, сервер параллельной обработки передает управление новому дочернему процессу

Дейтаграммы Дейтаграмма – независимое, самодостаточное сообщение, посылаемое по сети, чья доставка, время (порядок) доставки и содержимое не гарантируются Могут использоваться как для адресной, так и для широковещательной рассылки

Класс DatagramPacket Экземпляры класса являются прототипами дейтаграмм-сообщений Конструкторы DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, InetAddress address, int port) И прочие… Методы byte[] getData() int getLength() int getOffset() SocketAddress getSocketAddress() void setSocketAddress(SocketAddress address) void setData(byte[] buf, int offset, int length) И прочие…

Класс DatagramSocket Экземпляры являются не ориентированными на соединение сокетами Конструкторы DatagramSocket() DatagramSocket(int port, InetAddress laddr) И другие… Методы void bind(SocketAddress addr) void close() void connect(InetAddress address, int port) void send(DatagramPacket p) void receive(DatagramPacket p) И другие…

Передача дейтаграмм

Uniform Resource Locator URL – адрес ресурса в Интернет Имя протокола Протокол, используемый для связи Имя хоста Имя компьютера, на котором расположен ресурс Имя файла Путь к файлу на компьютере Номер порта Номер порта для соединения (необязателен) Ссылка Ссылка на именованный якорь (необязательна) Может быть абсолютным и относительным

Прямое чтение из URL

Чтение из URL-соединения

Запись в URL-соединение

Запись в URL-соединение

Спасибо за внимание!

Дополнительные источники Арнолд, К. Язык программирования Java [Текст] / Кен Арнолд, Джеймс Гослинг, Дэвид Холмс. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2001. – 624 с. Вязовик, Н.А. Программирование на Java. Курс лекций [Текст] / Н.А. Вязовик. – М. : Интернет-университет информационных технологий, 2003. – 592 с. Хорстманн, К. Java 2. Библиотека профессионала. Том 2. Тонкости программирования [Текст] / Кей Хорстманн, Гари Корнелл. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2010 г. – 992 с. Эккель, Б. Философия Java [Текст] / Брюс Эккель. – СПб. : Питер, 2011. – 640 с. JavaSE at a Glance [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/overview/index.html, дата доступа: 21.10.2011. JavaSE APIs & Documentation [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/documentation/api-jsp-136079.html, дата доступа: 21.10.2011.