Java network-sockets-etc

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RedeProf. Jose Fernando Rodrigues Juniorhttp://www.icmc.usp.br/~junio

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INSTITUTO DE CIÊNCIAS MATEMÁTICAS E DE COMPUTAÇÃO - USP

SCC0504 - Programação Orientada a Objetos


Rede – conceitos básicos• A comunicação entre computadores é denominada comunicação via

rede de computadores

• Para que esta comunicação ocorra, os computadores participantes darede precisam seguir um protocolo

• Um protocolo é uma sequência de passos necessária para que os doiscomputadores saibam:• quando uma conexão começa e quando termina• quando uma transmissão começa e quando termina• quando ocorre uma falha, e como se recuperar da falha• entre outras funcionalidades necessárias


Rede – conceitos básicos - TCP• O protocolo mais usado é o Transmission Control Protocol (TCP)

• O TCP provê a transmissão segura (garantia de entrega),ordenada, com verificação de erro, de um stream de bytes entredois programas de computador, cada um em um computador diferente

• O protocolo Internet Protocol (IP) funciona de maneiracomplementar ao TCP (e a outros protocolos) oferecendofuncionalidades de roteamento entre computadores

• Segundo o IP, um computador é identificado por um número IP

• Em cada computador, processos são identificados por númerosde portas


Sockets• Socket: trata-se de um conceito presente em diversas plataformas de

programação, o qual abstrai o uso do protocolo TCP para acomunicação entre computadores

• Definição: uma socket é ponto terminal (endpoint = IP:port) de umaconexão bi-direcional entre dois programas que usam a rede para secomunicar.

• Uma socket é atrelada a um número de porta, de maneira que oprotocolo TCP possa identificar a aplicação para a qual os dados sãodestinados


SocketsO pacote java.net provê duas classes que possibilitam o uso de sockets:

• ServerSocket: usado para receber conexões• Socket: usado para fazer conexões

• Basicamente o uso destas classes ocorre na seguinte ordem:1. Abertura da Socket2. Abertura de streams de leitura e escrita na Socket3. Escrita e leitura de dados nas/das streams4. Fechamento dos streams5. Fechamento da socket

• O Java abstrai as funcionalidades de rede usando implementaçõesespecíficas de cada plataforma (Windows, Mac, Linux, ...)


Servidor TCP simples


• Servidor que repete o que o cliente envia:

Servidor

SERVIDOR



ServerSocket OUVIDO = new ServerSocket(8008);

Servidor

ServerSocketOUVIDO

SERVIDOR



ServerSocket OUVIDO = new ServerSocket(8008);Socket SERVIDOR_SOCKET = OUVIDO.accept();

Servidor

ServerSocketOUVIDO

OUVIDO.accept( )

SERVIDOR




Servidor

ServerSocketOUVIDO

OUVIDO.accept( )

SERVIDOR CLIENTE

Socket




BufferedReader RECEBE = new BufferedReader(new InputStreamReader(

SERVIDOR_SOCKET.getInputStream()));

Servidor

ServerSocketOUVIDO

RECEBE

SERVIDOR CLIENTE

ENVIA





SERVIDOR_SOCKET.getInputStream()));PrintWriter ENVIA = new PrintWriter(

new OutputStreamWriter(SERVIDOR_SOCKET.getOutputStream()));

Servidor

ServerSocketOUVIDO

RECEBE

SERVIDOR CLIENTE

RECEBE

ENVIA

ENVIA







String str = "";while(str.compareTo("BYE") != 0){str = RECEBE.readLine();

ENVIA.println("O servidor repete: \"" + str + "\"");ENVIA.flush();

}

Servidor

ServerSocketOUVIDO

RECEBE

SERVIDOR

ENVIA

CLIENTE

RECEBE

ENVIA









}

RECEBE.close();

Servidor

ServerSocketOUVIDO

SERVIDOR

ENVIA

CLIENTE

RECEBE









}

RECEBE.close();ENVIA.close();

Servidor

ServerSocketOUVIDO

SERVIDOR CLIENTE









}

RECEBE.close();ENVIA.close();SERVIDOR_SOCKET.close();OUVIDO.close();

Servidor

SERVIDOR CLIENTE









}


Servidor

SERVIDOR CLIENTE

Perceba que existe um protocolo entre o servidor e o cliente:

• no servidor: receber, e em seguida enviar• no cliente: enviar, e em seguida receber

Protocolos são necessários em comunicação entrecomputadores, pois eles definem o quê e quando as coisas irãoacontecer.

Em todos os próximos exemplos, sempre haverá umprotocolo, por mais simples que seja.


Cliente TCP simples


• Cliente que envia texto ao servidor:

ServerSocketOUVIDO

OUVIDO.accept( )

SERVIDOR CLIENTE

Cliente


• Cliente que envia texto ao servidor:Socket CLIENTE_SOCKET = new Socket("localhost", 8008);

Cliente

ServerSocketOUVIDO

OUVIDO.accept( )

SERVIDOR CLIENTE

Socket



ENVIA = new PrintWriter(CLIENTE_SOCKET.getOutputStream(), true);

Cliente

ServerSocketOUVIDO

SERVIDOR CLIENTESocket

RECEBE ENVIA




RECEBE = new BufferedReader(new InputStreamReader(

CLIENTE_SOCKET.getInputStream()));

Cliente

ServerSocketOUVIDO


RECEBE

ENVIA RECEBE

ENVIA






BufferedReader LEITOR_ENTRADA_PADRAO = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

Cliente

ServerSocketOUVIDO


RECEBE

ENVIA RECEBE

ENVIA







String userInput = "";while(userInput.compareTo(“BYE") != 0){userInput = LEITOR_ENTRADA_PADRAO.readLine();ENVIA.println(userInput);System.out.println(RECEBE.readLine());

}

Cliente

ServerSocketOUVIDO


RECEBE

ENVIA RECEBE

ENVIA








}

ENVIA.close();

Cliente

ServerSocketOUVIDO


ENVIA RECEBE








}

ENVIA.close();RECEBE.close();

Cliente

ServerSocketOUVIDO









}

ENVIA.close();RECEBE.close();LEITOR_ENTRADA_PADRAO.close();

Cliente

ServerSocketOUVIDO









}

ENVIA.close();RECEBE.close();LEITOR_ENTRADA_PADRAO.close();CLIENTE_SOCKET.close();

Cliente

ServerSocketOUVIDO

SERVIDOR CLIENTE


Servidor TCP simples para múltiplos clientes usando Threads




Socket SERVIDOR_SOCKET = OUVIDO.accept();






}


Servidor com Threads




Socket SERVIDOR_SOCKET = OUVIDO.accept();






}



Este código se torna o run de uma Thread.




while (bEscutando) {Socket SERVIDOR_SOCKET = OUVIDO.accept();

EchoServerThread threadServidora = new EchoServerThread(SERVIDOR_SOCKET);

threadServidora.start();}OUVIDO.close();



public class EchoServerThread extends Thread {

private Socket SERVIDOR_SOCKET = null;

public EchoServerThread(Socket umCLIENTE) {this.SERVIDOR_SOCKET = umCLIENTE;

}public void run() {




String str = "";while(str.compareTo("BYE") != 0){

str = RECEBE.readLine();


}RECEBE.close();ENVIA.close();SERVIDOR_SOCKET.close();

}}



public class EchoServerThread extends Thread {

private Socket SERVIDOR_SOCKET = null;

public EchoServerThread(Socket umCLIENTE) {this.SERVIDOR_SOCKET = umCLIENTE;

}public void run() {




String str = "";while(str.compareTo("BYE") != 0){

str = RECEBE.readLine();


}RECEBE.close();ENVIA.close();SERVIDOR_SOCKET.close();

}}


A Thread recebe um socket para se comunicar com o cliente, e passa a ser o servidor para aquele cliente.


Servidor TCP para objetos


• Servidor que recebe objetos do cliente:

Servidor

SERVIDOR




Servidor

ServerSocketOUVIDO

SERVIDOR




Servidor

ServerSocketOUVIDO

OUVIDO.accept( )

SERVIDOR




Servidor

ServerSocketOUVIDO

OUVIDO.accept( )

SERVIDOR CLIENTE

Socket




ObjectInputStream RECEBE_OBJETO = new ObjectInputStream(SERVIDOR_SOCKET.getInputStream());

Servidor

ServerSocketOUVIDO

RECEBE

SERVIDOR CLIENTE

ENVIA





PrintWriter ENVIA = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(

SERVIDOR_SOCKET.getOutputStream()));

Servidor

ServerSocketOUVIDO

RECEBE

SERVIDOR CLIENTE

RECEBE

ENVIA

ENVIA






SERVIDOR_SOCKET.getOutputStream()));Object oTemp = null;do{oTemp = RECEBE_OBJETO.readObject();

ENVIA.println(“Objeto recebido");ENVIA.flush();

}while(oTemp != null);

Servidor

ServerSocketOUVIDO

RECEBE

SERVIDOR

ENVIA

CLIENTE

RECEBE

ENVIA









RECEBE_OBJETO.close();

Servidor

ServerSocketOUVIDO

SERVIDOR

ENVIA

CLIENTE

RECEBE









RECEBE_OBJETO.close();ENVIA.close();

Servidor

ServerSocketOUVIDO

SERVIDOR CLIENTE









RECEBE_OBJETO.close();ENVIA.close();SERVIDOR_SOCKET.close();OUVIDO.close();

Servidor

SERVIDOR CLIENTE


Cliente TCP para objetos


• Cliente que envia objetos ao servidor:

ServerSocketOUVIDO

OUVIDO.accept( )

SERVIDOR CLIENTE

Cliente


• Cliente que envia objetos ao servidor:Socket CLIENTE_SOCKET = new Socket("localhost", 8008);

Cliente

ServerSocketOUVIDO

OUVIDO.accept( )

SERVIDOR CLIENTE

Socket



ObjectOutputStream ENVIA_OBJETO = new ObjectOutputStream(CLIENTE_SOCKET.getOutputStream());

Cliente

ServerSocketOUVIDO


RECEBE ENVIA






Cliente

ServerSocketOUVIDO


RECEBE

ENVIA RECEBE

ENVIA






lista.add(new Retangulo());lista.add(new Quadrado());lista.add(new Triangulo());

Cliente

ServerSocketOUVIDO


RECEBE

ENVIA RECEBE

ENVIA







for(Object o : lista){ENVIA_OBJETO.writeObject(o);System.out.println(RECEBE.readLine());

}

Cliente

ServerSocketOUVIDO


RECEBE

ENVIA RECEBE

ENVIA








}ENVIA_OBJETO.writeObject(null);

Cliente

ServerSocketOUVIDO


RECEBE

ENVIA RECEBE

ENVIA









ENVIA_OBJETO.close();

Cliente

ServerSocketOUVIDO


ENVIA RECEBE









ENVIA_OBJETO.close();RECEBE.close();

Cliente

ServerSocketOUVIDO










ENVIA_OBJETO.close();RECEBE.close();CLIENTE_SOCKET.close();

Cliente

ServerSocketOUVIDO

SERVIDOR CLIENTE


Rede – conceitos básicos - UDP• Como vimos, o TCP provê a transmissão segura (com garantia de

entrega), ordenada, e com verificação de erro, de um stream debytes entre dois programas de computador, cada um em um computadordiferente

• No entanto, nem todas as aplicações tem estas necessidades, suponha,por exemplo, uma aplicação peer-to-peer de transferência dearquivos, como o BitTorrent

• Nesta aplicação, garantir entrega e ordem dos bytes podeimpedir seu uso, pois dificultará a gerência e a negociação demúltiplos peers de transferência de arquivo, ao mesmo tempo em quese recebem múltiplos arquivos – isto é, os dados não vem comostreams mas sim como torrentes (do dicionário: água rápida e impetuosaque provém de grandes chuvas)


Rede – conceitos básicos - UDP• Em sistemas desta natureza são usados datagramas UDP, ao invés de

streamsTCP

• O protocolo UDP prevê a transmissão de pacotes de dadosindependentes uns dos outros, sem garantia de entrega, e semordem de chegada

• A API Java tem duas classes para o uso do UDP• DatagramPacket• DatagramSocket


Servidor UDP simples


• Servidor que recebe e envia pacotes para o cliente:

Servidor

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

UDP_SOCKET_CLIENTE


• Servidor que recebe e envia pacotes para o cliente:DatagramSocket UDP_SOCKET_SERVIDOR = new DatagramSocket(4445);byte[] CAIXA_CORREIO = new byte[256];

Servidor

UDP_SOCKET_SERVIDOR

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

UDP_SOCKET_CLIENTE



Servidor

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

Internet

UDP_SOCKET_SERVIDOR UDP_SOCKET_CLIENTE



DatagramPacket UDP_PACOTE = new DatagramPacket(CAIXA_CORREIO, CAIXA_CORREIO.length);UDP_SOCKET_SERVIDOR.receive(CAIXA_CORREIO);

Servidor

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

Internet





InetAddress REMETENTE_IP = UDP_PACOTE.getAddress();int REMETENTE_PORTA = UDP_PACOTE.getPort();

Servidor

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

Internet






byte[] A_ENVIAR = new byte[256];A_ENVIAR = (“O poder se consegue pela mão esquerda, mas se dá pela mão direita”).getBytes();UDP_PACOTE = new DatagramPacket(A_ENVIAR,A_ENVIAR.length, REMETENTE_IP, REMETENTE_PORTA);

Servidor

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

Internet







UDP_SOCKET_SERVIDOR.send(UDP_PACOTE);

Servidor

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

Internet







UDP_SOCKET_SERVIDOR.send(UDP_PACOTE);

UDP_SOCKET_SERVIDOR.close();

Servidor

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

Internet

UDP_SOCKET_CLIENTE


Cliente UDP simples


• Cliente que recebe e envia pacotes para o servidor:

Cliente

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2


• Cliente que recebe e envia pacotes para o servidor:byte[] A_ENVIAR = new byte[256];A_ENVIAR = (“Me envie sabedoria”).getBytes();DatagramPacket UDP_PACOTE = new DatagramPacket(A_ENVIAR,IP1, PORT1);

Cliente

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

UDP_SOCKET_SERVIDOR



DatagramSocket UDP_SOCKET_CLIENTE = new DatagramSocket();

Cliente

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

InternetInternet

UDP_SOCKET_CLIENTEUDP_SOCKET_SERVIDOR



DatagramSocket UDP_SOCKET_CLIENTE = new DatagramSocket();UDP_SOCKET_CLIENTE.send(UDP_PACOTE);

Cliente

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

InternetInternet





Cliente

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

Internet





byte[] A_RECEBER = new byte[256];UDP_PACOTE = new DatagramPacket(A_RECEBER, A_RECEBER.length);UDP_SOCKET_CLIENTE.receive(UDP_PACOTE);

Cliente

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

Internet






System.out.println(new String(UDP_PACOTE.getData(),0,UDP_PACOTE.getLength());

Cliente

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

Internet


O poder se consegue pela mão esquerda, mas se dá pela mão direita.






Cliente

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

Internet







UDP_SOCKET_CLIENTE.close();

Cliente

SERVIDORip1:port1

CLIENTEip2:port2

Internet

UDP_SOCKET_SERVIDOR

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