Mini-Curso de Sockets no Unipê

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Sockets em Java

Elenilson VieiraEmbaixador de Campus da SunUniversidade Federal da Paraíbablogs.sun.com/[email protected]

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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

Sun Confidential: Internal Only 4

Footnote position, 12 pts.


Quem conhece Programação Distribuída?


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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Definição


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)


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.


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


O que é um Protocolo?


Protocolos• São regras para a comunicação entre duas

aplicações, computadores, dispositivos, etc.• Em programação, protocolos são funções que

implementam serviços de comunicação


oi

envie os dados

soma 2 2

4

Multi 2 4

8

tchau


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


O que é o Modelo Cliente-Servidor?


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


Modelo Cliente-Servidor• Interação

> paradigma requisição-resposta



Modelo Cliente-Servidor


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Agenda

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Formas de Comunicação


Dois tipos de comunicação• Com conexão• Sem conexão


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



Sem Conexão


Com Conexão• Deve ser estabelecida uma conexão para depois

poderem enviar e receber dados. • Exemplo:

> Socket TCP


Com Conexão

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Agenda

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Estados de um Socket


Estados de um Socket• Socket Passivo: espera por uma conexão

> Usado por Servidores> Closed listen established> Obs. O socket TCP também possui outros estados



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


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


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


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



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


Hora de Programar!!!


Interagir com Socket de Java


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


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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Agenda

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Servidor em Java


Implementar uma calculadora utilizando Sockets


• 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



Servidor Monothread

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Agenda

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Servidor Multithread


Relembrando Criação de Threads• Implementando a Classe Runnable



Relembrando Criação de Threads• Extendendo a Classe Thread



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


Falamos de servidor multithreaded, mas e quanto ao cliente?


Implementar o servidor Multithread


Como ficaria a calculadora MultiThread?


Implementar a calculadora Multithread

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Agenda

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Enviando Objetos• Utilizamos as classes

> ObjectOutputStream– writeObject(objeto)

> ObjectInputStream– readObject()

• O objeto precisa implemente Serializable


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


DatagramSocket• Utilizamos essa classe para criar o Socket

> DatagramSocket(porta)

• Utilizamos essa classe para criar o pacote> DatagramPacket(dados, tamanho_dos_dados)


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


No Servidor


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)


No Cliente


Implementar o envio de dados com DatagramSocket

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Agenda

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Observações


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?


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



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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Agenda

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RaceFX


RaceFX• Jogo desenvolvidor em JavaFX por Raphael

Marques (raphaelmarques.wordpress.com/)

• Utiliza Sockets para a comunicação entre duas máquinas



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


Classe Client.java


Construtor


RaceFX – Trabalho Final do Mini-Curso


Método send(SenderCar)


Classe Server.java


Construtor


Método send(SenderCar)


E o que eu tenho que enviar?


Classe SenderCar.java



Perguntas

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