Post on 18-Nov-2014
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Sockets em Java
Elenilson VieiraEmbaixador de Campus da SunUniversidade Federal da Paraíbablogs.sun.com/elenilsonvieiraelenilson.vieira@sun.com
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Agenda
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1 – Motivação2 – Definição3 – Protocolos4 – Modelo Cliente-Servidor5 – Formas de Comunicação6 – Estados de um Socket7 – API Socket - Primitivas8 – Cliente em Java9 – Servidor em Java10 – Servidor Multi-thread11 – Enviando Objetos12 – DatagramSocket13 – Observações14 – RaceFX
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Footnote position, 12 pts.
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Quem conhece Programação Distribuída?
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Por que aprender a programar com sockets?
• Programar para Internet• Programar para rede local• Comunicação inter-processos• A interface socket tornou-se quase tão popular
entre os programadores quanto a própria Internet.
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Agenda
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1 – Motivação2 – Definição3 – Protocolos4 – Modelo Cliente-Servidor5 – Formas de Comunicação6 – Estados de um Socket7 – API Socket - Primitivas8 – Cliente em Java9 – Servidor em Java10 – Servidor Multi-thread11 – Enviando Objetos12 – DatagramSocket13 – Observações14 – RaceFX
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Definição
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O que é um Socket?
• Representação interna do sistema operacional para um ponto de comunicação
• Cada endpoint é representado por um par (endereço_ip,porta)
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O que é Socket?• Uma porta serve para identificar processos
comunicantes • A interface padronizada de soquetes surgiu
originalmente no sistema operacional Unix BSD (Berkeley Software Distribution); por isso, eles são muitas vezes chamados de Berkeley Sockets.
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Pilha de rede do sitema operacional
Processo #m
Porta #m
Processo #1
Porta #1
…
Host#1
Pilha de rede do Sistema operacional
Processo #k
Porta #k
Processo #1
Porta #1
…
Host #n
…
NetworkEndereço IP#1 Endereço IP #n
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Agenda
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Protocolos
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O que é um Protocolo?
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Protocolos• São regras para a comunicação entre duas
aplicações, computadores, dispositivos, etc.• Em programação, protocolos são funções que
implementam serviços de comunicação
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oi
envie os dados
soma 2 2
4
Multi 2 4
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tchau
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Protocolos• São a interface de um módulo ou de uma camada
de rede• Exemplo : TCP/IP, Telnet, HTTP, SMTP, FTP,
NNTP, SNMP, ARP, RARP, BOOTP, ICMP, IGMP, etc.
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Agenda
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Modelo Cliente-Servidor
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O que é o Modelo Cliente-Servidor?
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Modelo Cliente-Servidor• Sockets se baseia no modelo cliente/servidor
> O cliente é um processo ou aplicação que requisita um serviço oferecido por um servidor.
> O servidor aceita as requisições dos clientes, realiza o processamento delas
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Modelo Cliente-Servidor• Interação
> paradigma requisição-resposta
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Modelo Cliente-Servidor
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Agenda
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Formas de Comunicação
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Dois tipos de comunicação• Com conexão• Sem conexão
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Sem Conexão• Cliente e servidor não precisam estabelecer
nenhuma conexão, isto é, a qualquer momento um processo pode enviar ou receber dados
• Exemplos desse tipo de comunicação: > Socket UDP
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Sem Conexão
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Com Conexão• Deve ser estabelecida uma conexão para depois
poderem enviar e receber dados. • Exemplo:
> Socket TCP
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Com Conexão
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Com Conexão
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Agenda
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1 – Motivação2 – Definição3 – Protocolos4 – Modelo Cliente-Servidor5 – Formas de Comunicação6 – Estados de um Socket7 – API Socket - Primitivas8 – Cliente em Java9 – Servidor em Java10 – Servidor Multi-thread11 – Enviando Objetos12 – DatagramSocket13 – Observações14 – RaceFX
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Estados de um Socket
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Estados de um Socket• Socket Passivo: espera por uma conexão
> Usado por Servidores> Closed listen established> Obs. O socket TCP também possui outros estados
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Estados de um Socket• Socket Ativo: Inicia uma conexão
> Usado pelos Clientes> Closed Established
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Agenda
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API Sockets - Primitivas
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PrimitivasFunção Descrição
Socket Cria um novo ponto de comunicação
Bind Associa o enrederço IP e a porta ao endpoint local do socket
Listen Indica que o socket esta pronto para aceitar requisição de conexões
Accept Bloqueia o processo até a chegada de uma requisição de conexão
Connect Estabelece uma conexão com um endpoint remoto
Read Ler dados de um socket conectado (TCP)
Recvfrom Ler dados de um socket não conectado (UDP)
Write Envia dados ao endpoint remoto conectado (TCP)
Sendto Envia dados ao endpoint remoto informado no parâmetro (UDP)
Close Fecha o socket
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Classe Descrição
Socket Construtor Socket(InetAddress,int), cria o socket e realiza o bind e connect
Construtor Socket(String,int), cria o socket e realiza o bind e connect
DatagramSocket Construtor DatagramSocket(int) cria o socket e realiza o bind
ServerSocket Construtor ServerSocket(int), cria o socket e realiza o bind e listen
Método close Comum às três classes. Realiza o close, fecha o socket e libera a porta.
API Socket
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E o Read e o Write?• Em Java você precisa usar extensões das classes
abstratas InputStream e OutputStream.• Os métodos getInputStream e getOutputStream de
Socket e ServerSocket retornam um InputStream e output stream
Footnote position, 12 pts.
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E o Read e o Write?• A escolha do InputStream/OutputStream depende
da aplicação, consulte a API.• Pode-se usar diretamente objetos
InputStream/OutputStream com as classes Scanner/PrintWriter respectivamente para ler e escrever nos sockets
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Hora de Programar!!!
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Interagir com Socket de Java
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Interagir com Socket de Java
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Comunicação com Conexão
processo
TCPsocket
Controlado pelo
desenvolvedor
da aplicação
Controlado pelo
sistema
operacional
processo
TCPsocket
internet
cliente servidorsocket( )bind( )connect( )
socket( )bind( )listen( )
accept( )send( )recv( )
close( ) close( )
recv( ) send( )
TCP conn. request
TCP ACK
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Comunicação sem Conexão
processo
UDPsocket
Controlado pelo
desenvolvedor
da aplicação
Controlado pelo
sistema
operacional
processo
UDPsocket
internet
cliente servidorsocket( )bind( )
socket( )bind( )
send() recv( )
close( ) close( )
recv( ) send( )
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Agenda
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Cliente em Java
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Cliente em Java
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Agenda
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Servidor em Java
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Servidor em Java
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Hora de Programar!!!
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Implementar uma calculadora utilizando Sockets
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Hora de Programar!!!
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• Nos exemplos anteriores, o servidor é capaz de responder apenas a uma requisição por vez
• A primitiva accept é bloqueante! Ela bloqueia o processo até que seja recebida uma requisição
• Precisamos atender a vários clientes
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Servidor Monothread
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Agenda
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Servidor Multithread
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Relembrando Criação de Threads• Implementando a Classe Runnable
Footnote position, 12 pts.
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Relembrando Criação de Threads• Extendendo a Classe Thread
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Servidor Multithread• Podemos criar uma classe para o tratamento da
requisição implementando a interface Runnable• Então basta criarmos uma thread a cada chamada
do accept
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Servidor Multithread
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Servidor Multithread
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Falamos de servidor multithreaded, mas e quanto ao cliente?
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Servidor Multithread
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Hora de Programar!!!
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Implementar o servidor Multithread
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Como ficaria a calculadora MultiThread?
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Hora de Programar!!!
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Implementar a calculadora Multithread
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Agenda
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1 – Motivação2 – Definição3 – Protocolos4 – Modelo Cliente-Servidor5 – Formas de Comunicação6 – Estados de um Socket7 – API Socket - Primitivas8 – Cliente em Java9 – Servidor em Java10 – Servidor Multi-thread11 – Enviando Objetos12 – DatagramSocket13 – Observações14 – RaceFX
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Enviando Objetos• Utilizamos as classes
> ObjectOutputStream– writeObject(objeto)
> ObjectInputStream– readObject()
• O objeto precisa implemente Serializable
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Hora de Programar!!!
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Implementar o envio de Objetos
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Agenda
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DatagramSocket• Podemos enviar e receber pacotes sem a
necessidade de uma conexão• São raros, mas alguns problemas podem acontecer
> Pacotes podem não chegar> Pacotes podem chegar fora de ordem> Pacotes podem chegar duplicados
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DatagramSocket• Utilizamos essa classe para criar o Socket
> DatagramSocket(porta)
• Utilizamos essa classe para criar o pacote> DatagramPacket(dados, tamanho_dos_dados)
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No Servidor• Cria um DatagramSocket e indica em qual porta
estará a escuta> DatagramSocket ds = new DatagramSocket(5000);
• Cria um DatagramPacket e chama o método receive do socket
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No Servidor
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No Cliente
• Utilizamos essa classe para criar o Socket> DatagramSocket()
• Utilizamos essa classe para criar o pacote> DatagramPacket(dados, tamanho_dos_dados,
endereco_servidor, porta_servidor)
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No Cliente
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No Cliente
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No Cliente
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Hora de Programar!!!
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Implementar o envio de dados com DatagramSocket
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Agenda
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1 – Motivação2 – Definição3 – Protocolos4 – Modelo Cliente-Servidor5 – Formas de Comunicação6 – Estados de um Socket7 – API Socket - Primitivas8 – Cliente em Java9 – Servidor em Java10 – Servidor Multi-thread11 – Enviando Objetos12 – DatagramSocket13 – Observações14 – RaceFX
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Observações
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Observações
• Muitas coisas podem dar errado na comunicação em rede> Não é possível resolver o nome> O host não pode ser encontrado - offline> A conexão pode ser encerrada abruptamente> O servidor pode demorar demais para responder> Inundação de requisições – quantas threads criar?
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Observações• Fique atento!
> Trate as exceções> Defina um timeout com o objeto socket:
– Socket s = new Socket(“www.google.com”,80);– s.setSoTimeout(60000); //às próximas requisições serão aplicadas um
timeout
Footnote position, 12 pts.
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Como eu faria para meu servidor executar então alguma operação como uma requisição do cliente?
• Vocês observaram o comando “Tchau” ?• Lembram do “protocolo”?
> Você define as regras para interpretar os dados na sua aplicação!
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1 – Motivação2 – Definição3 – Protocolos4 – Modelo Cliente-Servidor5 – Formas de Comunicação6 – Estados de um Socket7 – API Socket - Primitivas8 – Cliente em Java9 – Servidor em Java10 – Servidor Multi-thread11 – Enviando Objetos12 – DatagramSocket13 – Observações14 – RaceFX
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RaceFX
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RaceFX• Jogo desenvolvidor em JavaFX por Raphael
Marques (raphaelmarques.wordpress.com/)
• Utiliza Sockets para a comunicação entre duas máquinas
Footnote position, 12 pts.
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Hora de Programar!!!
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RaceFX – Trabalho Final do Mini-Curso• Implementar a comunicação entre o cliente e o
servidor> Classes: Server e Client
• Objetivo> Criar ServerSocket e Socket ou DatagramSocket> Definir Protocolo> Enviar e Receber Dados
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Classe Client.java
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Construtor
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RaceFX – Trabalho Final do Mini-Curso
Sun Confidential: Internal Only 108
Método send(SenderCar)
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Classe Server.java
Sun Confidential: Internal Only 110
Construtor
Sun Confidential: Internal Only 111
Sun Confidential: Internal Only 112
Método send(SenderCar)
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E o que eu tenho que enviar?
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Classe SenderCar.java
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Footnote position, 12 pts.
Perguntas
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Sockets em Java
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