Сетевое программирование и Веб-приложения

Основные понятия сетевого программирования
Клиент -Сервер
Протокол – правила по которым фомируют запросы(response) и ответы(request) во время сессии.
Порт –целое положительное число которое указывает клиент при обращении к серверу.
Порт эл.почты=25, порт ftp=21, ст.порт веб сервера =80(8080,8001).
Ст. номера:[0,1023] свободные порты[1024,65535]
Стек из 4 протоколов: TCP/IP:
1 уровень прикладной (application)протокол HTTP(80), SMTP(25), Telnet(23), FTP(21), POP3(100)
2 уровень –транспортный протокол (+ номера портов отправителя и получателя, контрольная сумма, длина сообщения) – TCP (transmission control protocol)?TCP пакет & UDP (user datagram protocol) ?datagram
UDP- протокол состоит из дейтаграмм <1кб, и они могут прийти различными путями.
ТСР ?устанавливаем соединение ?пересылаем TCP пакеты ?пакеты проверяются (повторяюcтя при неудаче) ?поток байтов.
3 уровень сетевого протокола IP(internet protocol) (+ IP-адреса(доменные имена) и др.)
4 уровень канального протокола ENET, SLIP, PPP
В пакете java.net существует класс InetAddress экземпляр этого класса создается статическим методом
getByName(String host), host –доменное имя или IP-адрес.

Работа в WWW (Пакет java.net)
WWW основана на прикладном (application)протоколе HTTP.
Используется расширенная адресация URL (uniform resourse locator)
Схемы адресации:
protocol://autority@host:port/path/file#ref
protocol://autority@host:port/path/file/extra_path?info
Autority- имя:пароль –необязательно.
Класс URL Є java.net
Объекты этого класса создаются 6 конструкторами типа URL(String url);
openConnection() –определяет связь с URL и возвращает объект класса URLConnection
openStream- открывает входной поток в виде объекта InputStream.

Получение веб-страницы
package simpleurl_app;
import java.net.*;
import java.io.*;
import java.net.MalformedURLException;
class simpleURL{
public static void main(String[] args) {try{
URL url1 =new URL("file:///nagent_log.txt");
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(url1.openStream()));
String s;
while((s=br.readLine())!=null)
System.out.print(s);
br.close();
}catch(MalformedURLException e){e.printStackTrace();}
catch(IOException ioe){System.err.println(ioe);}
}
}
Сопутствующая информация о типе, архивных файлах, изображении, длине файла хранится в объектах классов URLConnection или НttpURLConnection.

Пример
Программа при помощи LineNumberReader считывает первую страницу сайта http://www.ru и выводит ее на консоль.
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Net {
public static void main(String args[]) {try {
URL url = new URL("http://www.ru");
LineNumberReader r = new LineNumberReader(new
InputStreamReader(url.openStream()));
String s = r.readLine();
while (s!=null) {
System.out.println(s);
s = r.readLine();}
System.out.println(r.getLineNumber());
r.close();} catch (MalformedURLException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
//Ошибка MalformedURLException появляется в случае, если строка c URL содержит ошибки.

Класс URLConnection
Методы- getInputStream() (именно с его помощью работает можно использовать для передачи данных на сервер, если он поддерживает такую
операцию (многие публичные web-сервера закрыты для таких действий).
Класс URLConnection является абстрактным. Виртуальная машина предоставляет реализации этого класса для каждого протокола, например, в том же пакете java.net определен класс HttpURLConnection

Получение свойств объектов URLconnection
setdoOutput(boolean out)если out- true –передача от клиента на хост (по умолчанию false)
setdoInput(boolean in)если in- true –передача от хоста клиенту (по умолчанию true)
setUseCaches (boolean cache)если cache- false –передача без кэширования.
setRequestPropety(String name, string value) –добавляет параметр name со значением value к заголовку посылаемого сообщения.
После задания параметров нужно установить соединение методом connect().
Многие методы getXxx(),получающие значения с хоста, устанавливают соединения автоматически(без connect()).
Веб-сервер возвращает информацию. Запрошенную клиентом вместе с заголовком, сведения из которого можно получить методами типа getXxx().
getContentType();
getContentLength();
getContent();
getContentenEncoding();
Потоки ввода-вывода для данного соединения создаются методами:
getInputStream(); getOutputSream();

CGI программирование
Строка прересылаемая серверу обрабатывается программой расположенной в серверной директории cgi-bin
import java.net.*;
import java.io.*;
import java.net.URLConnection;
class SimpleURL{
public static void main(String[] args){
String req ="this text is posting to URL";
try{
//указываем URL CGI программы
URL url= new URL("http://localhost/cgi-bin/cgi.exe");
// создаем объект
URLConnection uc=url.openConnection();
//собираемся отпавлять
uc.setDoOutput(true);
// и получать сообщения
uc.setDoInput(true);
// без кэширования
uc.setUseCaches(false);
// задаем тип
uc.setRequestProperty("content-type", "application/octet-stream");
// длину сообщения
uc.setRequestProperty("content-length","+req.length()");
//устанавливаем соединение
uc.connect();
// открываем выходной поток
DataOutputStream dos=new DataOutputStream(uc.getOutputStream());
//выводим сообщение на адрес URL
dos.writeBytes(req);
//закрываем выходной поток
dos.close();

CGI
//открываем входной поток для ответа сервера
BufferedReader br = new BufferedReader (new InputStreamReader(uc.getInputStream())); String res=null;
while((res=br.readLine())!=null)
System.out.println(res);
br.close();
}catch (MalformedURLException me){
System.err.println(me);
}catch (IOException ioe){
System.err.println("Input Error:" +ioe);
}
}}
Упр.
Написать программу получающую заголовочную информацию и страницы с сайтов интернета
Написать CGI программу и программу для запуска CGI программы и получения результатов ее работы

Пример CGI
GET & POST
5px; border: 1px solid #E00000; background-color: #eee; float: left;">
GET
Введите два сомножителя:
POST
Введите текст (не более 200 символов): 5px; border: 1px solid #E00000; background-color: #eee; float: left;">
GET
Введите два сомножителя:

Класc InetAddress
Пакет java.net также предоставляет доступ к протоколам более низкого уровня - TCP иUDP. Для этого сначала надо ознакомится с классом InetAddress, который является интернет-адресом, или IP. Экземпляры этого класса создаются не с помощью конструкторов, а с помощью статических методов:
InetAddress getLocalHost()
InetAddress getByName(String name)
InetAddress[] getAllByName(String name)
Первый метод возвращает IP-адрес машины, на которой исполняется Java-программа.
Второй метод возвращает адрес сервера, чье имя передается в качестве параметра. Это может быть как DNS-имя, так и числовой IP, записанный в виде текста, например, "67.11.12.101". Наконец третий метод определяет все IP-адреса указанного сервера.
.

InetAddress
Следующая программа использует InetAddress.getByName( ) для определения Вашего IP адреса. Чтобы использовать его, Вы должны знать имя своего компьютера. В Windows 95/98, зайдите в “Settings”, “Control Panel”, “Network”, а затем выберите страничку “Identification”. “Computer name” это имя, которое необходимо задать в командной строке.
import java.net.*;
public class WhoAmI {
public static void main(String[] args)
throws Exception {
if(args.length != 1) {
System.err.println(
"Usage: WhoAmI MachineName");
System.exit(1);
}
InetAddress a =
InetAddress.getByName(args[0]);
System.out.println(a);
}
}

localhost
Существует специальный адрес, называемый localhost, “локальная петля”, который является IP адресом для тестирования без наличия сети. Обычный способ получения этого адреса в Java это:
InetAddress addr = InetAddress.getByName(null);
Если Вы ставите параметр null в метод getByName( ), то, по умолчанию используется localhost.
InetAddress это то, что Вы используете для ссылки на конкретную машину, и Вы должны предоставлять это, перед тем как продолжить дальнейшие действия. Вы не можете манипулировать содержанием InetAddress
Единственный способ создать InetAddress - это использовать один из перегруженных статических методов getByName( ) (который Вы обычно используете), getAllByName( ), либо getLocalHost( ).
Вы можете создать адрес локальной петли, установкой строкового параметра localhost:
InetAddress.getByName("localhost");
(присваивание “localhost” конфигурируется в таблице “hosts” на Вашей машине), либо с помощью четырехточечной формы для именования зарезервированного IP адреса для петли:
InetAddress.getByName("127.0.0.1");

Классы Socket и ServerSocket
Для работы с TCP-протоколом используются классы Socket и ServerSocket.
Первым создается ServerSocket - сокет на стороне сервера. Его простейший конструктор имеет только один параметр - номер порта, на котором будут приниматься входящие запросы.
После создания вызывается метод accept(), который приостанавливает выполнение программы и ожидает, пока какой-нибудь клиент не инициализирует соединение

Socket
Работа сервера возобновляется, а метод возвращает экземпляр класса Socket для взаимодействия с клиентом:
try {
ServerSocket ss = new ServerSocket(3456);
Socket client=ss.accept();
// Метод не возвращает управление, пока неподключится клиент
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
Клиент для подключения к серверу также используется класс Socket. Его простейший конструктор принимает два параметра - адрес сервера (в виде строки или экземпляра
InetAddress) и номер порта. Если сервер принял запрос, то сокет конструируется успешно, и далее можно воспользоваться методами getInputStream() или getOutputStream().
try {
Socket s = new Socket("localhost", 3456);
InputStream is = s.getInputStream();
is.read();} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}

Пример
На стороне сервера класс Socket используется точно таким же образом - через методы getInputStream() и getOutputStream().
Приведем более полный пример:
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Server {
public static void main(String args[]) {
try {
ServerSocket ss = new ServerSocket(3456);
System.out.println("Waiting...");
Socket client=ss.accept();
System.out.println("Connected");
client.getOutputStream().write(10);
client.close();
ss.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();}}}
Сервер по запросу клиента отправляет число 10 и завершает работу.
При завершении вызываются методы close() для открытых сокетов

Класс клиента:
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Client {
public static void main(String args[]) {
try {
Socket s = new Socket("localhost", 3456);
InputStream is = s.getInputStream();
System.out.println("Read: "+is.read());
s.close();
} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();}}}
После запуска сервера, а затем клиента, можно увидеть результат - полученное число 10, после чего обе программы закроются.
Классы ServerSocket Socket имеют расширенный конструктор для указания как локального адреса, с которого будет устанавливаться соединение, так и локального порта (иначе операционная система выделяет произвольный свободный порт).

Работа с прокси - сервером
Socket(proxy proxy);
Этот конструктор использует ссылку на объект абстрактного класса Proxy.
Объект создается конструктором
Proxy(Proxy.Type type,SocketAddess address);
Proxy.Type :
DIRECT – соединение без прокси-сервера;
HTTP -соединение c прокси-сервером по протоколу HTTP, FTP;
SOCKS -соединение c прокси-сервером по протоколу SOCKS4 или SOCKS5.
SocketAddess -абстрактный класс, используют его расширение InetSocketAddess
Socket sock= new Socket(new Proxy(Proxy.Type.SOCKS, new(InetSocketAddess(“socks.domain.com”, 1080)));

Работа с несколькими клиентами
Можно воспользоваться методом setSoTimeout(int timeout) класса ServerSocket, чтобы указать время в миллисекундах, на протяжении которого нужно ожидать подключение клиента. Это позволяет не "зависать" серверу, если никто не пытается начать с ним работать. Таймаут задается в миллисекундах, нулевое. После установления соединения с клиентом сервер выходит из
метода accept(), то есть перестает быть готов принимать новые запросы.
Однако как правило желательно, чтобы сервер мог работать с несколькими клиентами одновременно.
Для этого необходимо при подключении очередного пользователя создавать новый поток исполнения, который будет обслуживать его, а основной поток снова войдет в метод accept().
Пример такого решения:
import java.io.*;
import java.net.*;
public class NetServer {
public static final int PORT = 2500;
private static final int TIME_SEND_SLEEP = 100;
private static final int COUNT_TO_SEND = 10;
private ServerSocket servSocket;
public static void main(String[] args) {NetServer server = new NetServer();
server.go();}public NetServer() {

Пример Работа с несколькими клиентами
try{servSocket = new ServerSocket(PORT);
}catch(IOException e){
System.err.println("Unable to open Server Socket : " + e.toString());}}
public void go() {
// Класс-поток для работы с подключившимся клиентом
class Listener implements Runnable{Socket socket;
public Listener(Socket aSocket){
socket = aSocket;}
public void run(){
try{
System.out.println("Listener started");
int count = 0;
OutputStream out = socket.getOutputStream();
OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(out);
PrintWriter pWriter = new PrintWriter(writer);

Пример Работа с несколькими клиентами
while(count
pWriter.print(((count>1)?",":"")+ "Say" + count);
sleeps(TIME_SEND_SLEEP);}
pWriter.close();}catch(IOException e){
System.err.println("Exception : " + e.toString());}}}
// Основной поток, циклически выполняющий метод accept()
System.out.println("Server started");
while(true){
try{Socket socket = servSocket.accept();
Listener listener = new Listener(socket);
Thread thread = new Thread(listener);
thread.start();
}catch(IOException e){
System.err.println("IOException : " + e.toString());}}}
public void sleeps(long time) {
try{Thread.sleep(time);}catch(InterruptedException e){}}}

Пример клиента
Эта программа будет запускать несколько потоков, каждый их которых независимо подключается к серверу, считывает его ответ и выводит на консоль.
import java.io.*;
import java.net.*;
public class NetClient implements Runnable{
public static final int PORT = 2500;
public static final String HOST = "localhost";
public static final int CLIENTS_COUNT = 5;
public static final int READ_BUFFER_SIZE = 10;
private String name = null;
public static void main(String[] args) {
String name = "name";
for(int i=1; i<=CLIENTS_COUNT; i++){
NetClient client = new NetClient(name+i);
Thread thread = new Thread(client);
thread.start();}}

Клиент пример
public NetClient(String name) {this.name = name;}
public void run() {
char[] readed = new char[READ_BUFFER_SIZE];
StringBuffer strBuff = new StringBuffer();
try{
Socket socket = new Socket(HOST, PORT);
InputStream in = socket.getInputStream();
InputStreamReader reader = new InputStreamReader(in);
while(true){
int count = reader.read(readed, 0, READ_BUFFER_SIZE);
if(count==-1)break;
strBuff.append(readed, 0, count);
Thread.yield();}
} catch (UnknownHostException e) {e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
System.out.println("client " + name + " read : " + strBuff.toString());}}