Сокеты TCP/IP

Сокеты TCP/IP
Лекция 2.
2. Понятие сокета



Если требуется получить доступ к сетевым
операциям низкого уровня (класс URL
обеспечивает выполнение только сетевых
операций высокого уровня), в программе следует
использовать класс Socket.
Протокол TCP/IP (базовый протокол сети Internet)
основывается на соединениях, устанавливаемых
между двумя компьютерами, обычно
называемых клиентом и сервером.
Множество приложений для Internet базируются
на использовании протокола TCP/IP.
3. Понятие сокета


Протокол TCP/IP построен на основе
использования сетевых соединений –
соединение сначала должно быть установлено,
затем осуществляется передача данных, после
чего оно разрывается. Все эти действия
напоминают обычный телефонный звонок.
Существует и другой тип сетевого протокола –
UDP (User Datagram Protocol). Он работает без
предварительной установки сетевого соединения
и больше напоминают процедуру отправки
обычной телеграммы.
4. Сокеты TCP




Процесс соединения двух компьютеров по сети
определяет понятие сокета.
TCP/IP сокеты используются для реализации
надежных поточных соединений между
компьютерами в сети Internet.
Соединение с использованием TCP/IP сокетов
является постоянным и определяется в двух
направлениях. C помощью TCP/IP сокетов можно
программировать подключение систем
ввода/вывода к программам, расположенным на
любом компьютере в сети.
Помимо этого TCP/IP сокеты позволяют
реализовать подключение и к локальной
машине.
5. Сокеты TCP



Зачастую на практике для соединения по TCP/IP
сокетам на компьютерах открываются
определенные порты, что позволяет расширить и
разграничить канал подключения компьютера.
После этого одна из программ запускается и
переводится в режим прослушивания заданного
порта.
При подключении к данному порту клиентской
программы выполняется их соединение для
передачи/получения какой-либо информации.
6. Сокеты TCP


Сокеты TCP являются важным понятием в
программировании. С их помощью разработчик
может создавать свои прикладные протоколы,
отличные от HTTP и FTP.
Сокеты (socket) – это описатель сетевого
соединения с другим приложением. Сокет TCP
использует протокол TCP, наследуя все свойства
этого протокола. Для создания TCP необходима
следующая информация:
 IP-адрес локальной машины;
 Номер порта TCP, который использует
приложение на локальной машине;
 IP-адрес машины, с которой устанавливается
связь;
 Номер порта TCP, на который отзывается
приложение, ожидающее установления связи.
7. Программа-сервер
Программа – сервер выполняет следующие шаги:




Ожидание подключения клиента;
Установка соединения с клиентом;
Отправка клиенту сообщения;
Разрыв соединения и завершение программы.
8. Программа-клиент
Программа-клиент выполняет следующие
действия:




Подключение к серверу.
Ожидание получения сообщения от сервера.
Отображение полученного сообщения
пользователю.
Разрыв соединения с сервером.
9. Программирование
TCP/IP сокетов в Java



В Java в пакете java.net определены два класса
ServerSocket и Socket, реализующие
программирование TCP/IP сокетов.
Класс ServerSocket определяет серверное
соединение и выполняет функции
прослушивания заданного порта. Иначе говоря,
сетевой сокет ServerSocket ожидает соединения
с клиентом, прослушивая определенный порт.
С другой стороны, сетевой сокет Socket
выполняет функции клиентского соединения, т.е.
с его помощью реализуется подключение к
определенно заданному адресу, инициализация
различных протоколов и передача или
получение данных.
10. Серверный сокет
Для того, чтобы создать новый серверный сокет,
необходимо объявить экземпляр класса ServerSocket,
используя один из его конструкторов, например:
ServerSocket srvsocket=new ServerSocket(numberPort);
 Серверные приложения запускаются на локальном
компьютере. В качестве параметра представленный
конструктор класса ServerSocket принимает номер
порта, который впоследствии и будет прослушиваться
программой.

11. Методы серверного
сокета



Для экземпляра класса ServerSocket определена
группа методов, управляющих поведением
серверного соединения и информирующих о его
параметрах.
Использование метода getInetAddress() данного
класса позволяет получить объект InetAddress,
описывающий параметры адреса компьютера,
на котором запущен данный серверный сокет.
С помощью метода getLocalPort() класса
ServerSocket определяется номер порта
прослушивания.
12. Исключения


В процессе работы с сетевыми сокетами
возможно возникновение ряда ошибочных
ситуаций.
В основном объекты ServerSocket и Socket могут
генерировать исключения ошибки ввода/вывода
IOException и ошибки системы безопасности
(если она определена на компьютере)
SecurityException.
13. Фрагмент программысервера
import java.net.*;
import java.io.*;
public class MyServer
{
int port=4;
ServerSocket srvSocket;
boolean flag=true;
public MyServer()
{
try
{
srvSocket=new ServerSocket(port);
14. Фрагмент программысервера (продолжение)
System.out.println("InetAddress="+srvSocket.getInetAddress());
System.out.println("Port="+srvSocket.getLocalPort());
System.out.println("My Server YES ");
}
catch(IOException e)
{
System.out.println("Error connection"+e.getMessage());
System.exit(0);
}
…
15. Клиентский сокет


Однако объект класса ServerSocket позволяет
только прослушивать определенный порт
компьютера.
Любые процессы передачи данных через этот
сокет осуществляются с использованием
объекта Socket. Объект Socket возвращается
методом accept() класса ServerSocket, что
обеспечивает сам процесс прослушивания
порта:
Socket clientsocket=srvsocket.accept();
16. Клиентский сокет в
программе-сервере



Объявленный экземпляр srvsocket класса
серверного сокета ServerSocket
осуществляет только лишь
резервирование определенного
заданного порта.
Для прослушивания данного порта
необходимо будет воспользоваться
методом accept() того класса, который
возвращает объект Socket.
Класс ServerSocket определяет процесс
прослушивания порта, а объект Socketпроцесс передачи данных через него.
17. Фрагмент программысервера
…
Socket clientSocket;
while (flag)
{
if (srvSocket==null) return;
try
{
clientSocket=srvSocket.accept();
…
catch(IOException e)
{
System.out.println("Exception "+e.getMessage());
}
}
18. Клиентский сокет в
программе-клиенте

Для подключения клиентских приложений к
указанному адресу в Java используется класс
Socket, экземпляр которого определяет в себе
процессы подключения и передачи данных
посредством сокетов. Для создания объекта
Socket следует воспользоваться одним из
конструкторов данного класса, например:
Socket(InetAddress address, int port);
 где address – Internet-адрес компьютера, к
которому осуществляется подключение,
 port –номер порта компьютера, к которому
осуществляется подключение.
19. Фрагмент программыклиента
import java.net.*;
import java.io.*;
public class MyClient
{
public static void main(String args[])
{
Socket mySocket;
String addr=“localhost";
int port=4;
20. Фрагмент программыклиента (продолжение)
try
{
mySocket=new Socket(addr, port);
…
}
catch(IOException e)
{
System.out.println("Exception "+e.getMessage());
}
}
}
21. Реализация чтения и
записи


После подключения через клиентский сокет
можно выполнить процессы чтения и записи
данных.
Для этих целей в классе Socket имеются методы
getInputStream() и
 getOutputStream(),
которые открывают потоки ввода и вывода данных

соответственно.
22. Использование потоков
ввода и вывода
Поток ввода
DataInputStream input=new
DataInputStream(mySocket.getInputStream());
String s=input.readLine();
Поток вывода
PrintStream output=new
PrintStream(mySocket.getOutputStream());
output.println("My Server response!");
Методы объекта Socket
Помимо реализации процессов передачи данных
через сетевые сокеты, в классе Socket объявлены
методы, информирующие о процессах
соединения и передачи данных:
 getInetAddress() –возвращает объект,
определяющий адрес подключения;
 getPort() – возвращает порт, к которому
осуществляется подключение;
 getLocalAddress() – возвращает адрес
компьютера-клиента:
 getLocalPort() – возвращает порт компьютераклиента, через который выполняется данное
соединение.
Пример 1.
MyServer.java
 MyClient.java

Потоки
Потоком называется независимая
последовательность выполняемых действий
Приведенный пример приложения содержит три
потока: первый поток запускается методом main,
два других запускаются методом start.
Каждый из потоков выполняется параллельно.
public class MyThread
{
public static void main(String args[])
{
// объявить поток и выполнить для него метод start
new MyT1().start(); // запуск первого потока
new MyT2().start(); // запуск второго потока
}
}
class MyT1 extends Thread // поток всегда является
экземпляром класса Thread
{
public void run() // метод, выполняемый при запуске
потока
{
System.out.println("Thread1");
}
}
class MyT2 extends Thread
{
public void run()
{
System.out.println("Thread2");
}
}
import java.net.*; // Пример 2. Сервер, работающий
// последовательно
import java.io.*;
public class MyServer
{
int port=4;
ServerSocket srvSocket;
boolean flag=true;
public MyServer()
{
try
{
srvSocket=new ServerSocket(port);
System.out.println("My Server YES ");
}
catch(IOException e) {
System.out.println("Error connection"+e.getMessage());
System.exit(0);
}
Socket clientSocket;
while (flag)
{
if (srvSocket==null) return;
try
{
clientSocket=srvSocket.accept();
DataInputStream input=new
DataInputStream(clientSocket.getInputStream());
String s=input.readLine();
System.out.println(s);
PrintStream output=new
PrintStream(clientSocket.getOutputStream());
output.println("My Server response!");
output.println("Connect:"+new
java.util.Date().toString());
s=input.readLine();
System.out.println("From Client:"+s);
output.flush();
output.close();
clientSocket.close();
System.out.println("Client Connect:"+new
java.util.Date().toString());
}
catch(IOException e)
{
System.out.println("Exception "+e.getMessage());
}
}
}
public static void main(String[] args)
{
MyServer msrv=new MyServer();
}
}
import java.net.*; // Пример 3. Сервер, работающий
// параллельно
import java.io.*;
public class MyServer
{
int port=4;
ServerSocket srvSocket;
boolean flag=true;
public class Session extends Thread
{
Socket clientSocket;
public Session(Socket cSocket)
{
clientSocket=cSocket;
}
public void run()
{
try
{
DataInputStream input=new
DataInputStream(clientSocket.getInputStream());
String s=input.readLine();
System.out.println(s);
PrintStream output=new
PrintStream(clientSocket.getOutputStream());
output.println("My Server response!");
output.println("Connect:"+new
java.util.Date().toString());
s=input.readLine();
System.out.println("From Client:"+s);
output.close();
clientSocket.close();
System.out.println("Client Connect:"+new
java.util.Date().toString());
}
catch(IOException e)
{
System.out.println("Exception "+e.getMessage());
}
}
}
public MyServer()
{
try
{
srvSocket=new ServerSocket(port);
System.out.println("My Server YES ");
}
catch(IOException e)
{
System.out.println("Error connection"+e.getMessage());
System.exit(0);
}
Socket clientSocket;
while (flag)
{
if (srvSocket==null) return;
try
{
clientSocket=srvSocket.accept();
Session ses=new Session(clientSocket);
ses.start();
}
catch(IOException e) {
System.out.println("Exception "+e.getMessage()); }
}
}
public static void main(String[] args)
{
MyServer msrv=new MyServer();
}
}
import java.net.*; // Пример 2. Клиент
import java.io.*;
public class MyClient
{
public static void main(String args[])
{
System.out.println("Client running...");
Socket mySocket;
String addr="";
String inStr="";
boolean flag=true;
int port=4;
if (args.length!=1)
{
addr="localhost";
}
else
addr=args[0];
while (flag)
{
try
{
mySocket=new Socket(addr, port);
DataInputStream input=new
DataInputStream(mySocket.getInputStream());
PrintStream output=new
PrintStream(mySocket.getOutputStream());
output.println("Privet, Server!");
String s=input.readLine();
System.out.println("Answer1="+s);
s=input.readLine();
System.out.println("Answer2="+s);
System.out.println("Vvedite");
byte buffer[]=new byte[255]; //Чтение с клавиатуры
int kol=System.in.read(buffer);
inStr=new String(buffer);
inStr=inStr.substring(0,kol-1);
System.out.println(inStr);
output.println(inStr);
output.close();
input.close();
mySocket.close();
}
catch(IOException e)
{
System.out.println("Exception "+e.getMessage());
}
}
}
}
while (flag) // фрагмент примера 3. Клиент
{
try
{
mySocket=new Socket(addr, port);
DataInputStream input=new
DataInputStream(mySocket.getInputStream());
DataInputStream input0=new
DataInputStream(System.in);
PrintStream output=new
PrintStream(mySocket.getOutputStream());
output.println("Privet, Server!");
String s=input.readLine();
System.out.println("Answer1="+s);
s=input.readLine();
System.out.println("Answer2="+s);
System.out.println("Vvedite"); //ввод с клавиатуры
inStr=input0.readLine();
System.out.println(inStr);
output.println(inStr);
output.close();
input.close();
mySocket.close();
}
Пример преобразования
типов в Java
double f,f1;
String s,s1;
…
f=12.34;
s=String.valueOf(f);
s1="2.4";
f1=Double.parseDouble(s1);
f1=f1/f;
s1=String.valueOf(f1);
Пример проверки в Java
if (s.equals("km"))
System.out.println("kilometr");
else
if (s.equals("cm"))
System.out.println("santimetr");
else
System.out.println("neverno");